Publié le 2024-02-29 14:35:00. Des chercheurs de l’Université de Washington à Saint-Louis ont identifié un groupe de cellules cérébrales essentielles à la synchronisation de notre horloge biologique, ouvrant la voie à de nouvelles thérapies pour améliorer le sommeil et l’adaptation aux décalages horaires.
- Une étude révèle l’importance des “cellules centrales” de l’hypothalamus dans la régulation du rythme circadien.
- L’outil informatique MITE a permis d’analyser avec précision les connexions neuronales impliquées.
- Cette découverte pourrait mener à des traitements personnalisés pour les troubles du sommeil et les difficultés d’adaptation aux changements d’horaire.
Pourquoi certaines personnes sont-elles plus sensibles au jet lag ou éprouvent-elles des difficultés à s’adapter au travail de nuit ? La réponse pourrait résider dans le fonctionnement précis de quelques cellules cérébrales agissant comme des chefs d’orchestre de nos rythmes internes. Une nouvelle étude de l’Université de Washington à Saint-Louis met en lumière le rôle crucial de ces cellules spéciales, surnommées “cellules centrales”, dans la coordination de l’horloge circadienne.
Au cœur du cerveau, dans l’hypothalamus – une petite région qui régule des fonctions vitales comme le sommeil, la faim et la température corporelle – se trouve le noyau suprachiasmatique. Ce dernier est un minuscule groupe de cellules qui contrôle l’horloge biologique chez les animaux et les humains. Bien que cette structure contienne des milliers de neurones, les chercheurs ont découvert que seule une minorité, les cellules centrales, est indispensable au maintien de la synchronisation des rythmes circadiens. Sans ces cellules clés, l’horloge interne perd sa coordination, ce qui peut entraîner de l’insomnie, de la fatigue chronique et d’autres problèmes de santé.
Pour parvenir à cette découverte, l’équipe a utilisé un outil informatique innovant appelé MITE (Mutual Information and Transfer Entropy, ou Information Mutuelle et Entropie de Transfert). MITE permet d’observer la manière dont les neurones communiquent dans le cerveau vivant. “Si nous imaginons le noyau suprachiasmatique comme une ville, MITE serait comme un système avancé de surveillance du trafic, capable de suivre des millions d’itinéraires et de détecter les points où se concentrent les connexions les plus importantes”, explique KL Nikhil.
L’étude, publiée dans la revue Proceedings of the National Academy of Sciences, a analysé plus de 25 millions de connexions neuronales et l’activité de plus de 8 000 cellules chez dix-sept animaux, atteignant une précision supérieure à 95%. Grâce à cette technologie, les scientifiques ont pu observer en temps réel la circulation des signaux, une prouesse impossible avec les cartes cérébrales traditionnelles.
En analysant le réseau de connexions, les chercheurs ont identifié cinq types de cellules, classées en fonction du nombre de signaux qu’elles envoient et reçoivent. Parmi elles, les cellules centrales se distinguent, fonctionnant comme de grands distributeurs d’informations au sein du réseau. Elles sont les centres qui diffusent le signal de l'”horloge” à l’ensemble du système, garantissant que chaque cellule fonctionne au rythme approprié.
L’étude a également mis en évidence l’existence de “cellules ponts”, qui lissent les signaux provenant des nœuds principaux, et de “cellules puits”, chargées de collecter et de transmettre l’information au reste de l’organisme. Ces fonctions assurent un réglage fin de la communication et la précision de l’horloge biologique.
Comprendre le fonctionnement des cellules centrales ouvre de nouvelles perspectives pour traiter les troubles du sommeil, le décalage horaire et l’adaptation aux quarts de nuit. Par exemple, une personne ayant du mal à se rendormir après un long voyage pourrait voir son réseau cellulaire central nécessiter plus de temps pour s’adapter. L’équipe, dirigée par Erik Herzog et KL Nikhil, envisage d’étudier la possibilité de moduler l’activité de ces cellules grâce à la neuro-ingénierie, afin d’aider les personnes souffrant de troubles du rythme circadien.
KL Nikhil souligne que l’important réside non seulement dans la fonction de chaque cellule, mais aussi dans ses interactions au sein du réseau. Ainsi, les différences individuelles, les variations saisonnières ou les habitudes de sommeil peuvent modifier le fonctionnement de l’horloge interne de chacun.
L’Université de Washington à Saint-Louis estime que ces avancées permettront, à l’avenir, d’ajuster l’horloge biologique en fonction du chronotype personnel, de la période de l’année ou des contraintes professionnelles. La découverte des cellules centrales ouvre la voie à des interventions plus précises pour synchroniser les rythmes du corps avec la vie moderne, améliorant ainsi la santé et le bien-être de millions de personnes.
