Série de blogs d’été en collaboration avec le 3RCC Partie 2: Décrypter la danse du cerveau avec le temps: éclairages grâce à la mouche des fruits (drosophile)

Chez chaque être vivant, qu’il s’agisse des êtres humains ou des petites bactéries, le schéma rythmique d’activité et de repos est principalement guidé par des signaux lumineux. Par exemple, les humains se réveillent et deviennent actifs pendant la journée lorsque la lumière du soleil est présente, tandis que les animaux nocturnes, comme les chauves-souris, sont plus actifs la nuit. Cette orchestration des rythmes quotidiens est gérée par une minuscule structure cérébrale appelée noyau suprachiasmatique. Nous l’appellerons «horloge cérébrale» pour simplifier. Jusqu’à récemment, les scientifiques croyaient que les cellules de cette région du cerveau fonctionnaient de manière indépendante. Cependant, des recherches novatrices de l’Université de Pékin, publiées dans la revue scientifique Science Advances, ont remis en question cette hypothèse.

Une étude réalisée par Min Tang et ses collègues a montré que certaines zones du cerveau en dehors de l’«horloge cérébrale» peuvent influencer le rythme de celle-ci. Ils ont démontré ce phénomène en utilisant des mouches des fruits, qui sont depuis longtemps idéales pour de telles recherches en raison de leur structure cérébrale simple ne comprenant que 150 neurones. Pour mesurer comment les neurones synchronisaient leur activité, les chercheurs ont utilisé une technique appelée enregistrements patch-clamp à plusieurs électrodes. Cette méthode leur a permis d’enregistrer l’activité de plusieurs neurones individuels simultanément. La question était la suivante: les neurones qui n’ont pas accès à l’«horloge cérébrale» auraient-ils un rythme quotidien? Fait remarquable, l’activité neuronale synchronisée a persisté même en l’absence d’«horloge cérébrale» chez des mouches génétiquement modifiées. Cette découverte importante jette la lumière sur les fonctions fondamentales de l’organisme et met en évidence la drosophile comme modèle valable pour l’étude des fonctions cérébrales.

La découverte que certains neurones en dehors de l’«horloge cérébrale» contribuent à la synchronisation des rythmes bouscule les croyances antérieures sur son mécanisme. Cette découverte permet non seulement de mieux comprendre comment les rythmes quotidiens («circadiens») sont régulés dans le cerveau, mais elle souligne également l’importance d’approfondir la recherche, principalement chez les mammifères. En particulier, les premières études sur les rythmes circadiens, y compris l’identification des gènes d’horloge, ont été lancées chez la drosophile, jetant ainsi les bases de recherches ultérieures sur les mammifères. Cette compréhension approfondie est prometteuse pour la mise au point de traitements pour les troubles circadiens, qui touchent de façon disproportionnée les personnes âgées.

Auteurs: Christopher Cederroth, Jessica Lampe & Robbie I’Anson Price, Swiss 3R Competence Centre

Référence: Tang M et al. (2022) An extra-clock ultradian brain oscillator sustains circadian timekeeping. Science Advances. 8:eabo5506. https://doi.org/10.1126/sciadv.abo5506.