Un gène pour s’adapter aux changements de saisons

Le gène en question, un micro-ARN appelé miR-132/212, joue un rôle dans le fonctionnement de l’horloge interne, aussi connu sous le nom d’horloge circadienne, localisé dans le noyau suprachiasmatique. On sait ce gène déjà impliqué dans les troubles de l’humeur dont la dépression.

« L’horloge circadienne n’est pas seulement responsable du comportement et des processus physiologiques d’un individu durant les cycles d’alternances jour/ nuit, elle contrôle aussi les mécanismes permettant au corps de s’habituer aux variations de longueurs des journées au cours des saisons, » dit Lucia Mendoza-Viveros, une thésarde du laboratoire de Hai-Ying Mary Cheng, professeure agrégée de biologie de l’Université de Toronto Mississauga. « Jusqu’ici ces mécanismes n’étaient pas bien compris ».

Le gène miR-132/212 que Mendoza-Viveros et ses collègues ont identifié est un micro-ARN. A l’inverse de la plupart des gènes il ne produit pas de protéine. A la place il contrôle l’expression d’autres protéines qui jouent un rôle dans le fonctionnement de l’horloge interne du corps.

Les chercheurs en sont arrivés à ces conclusions en étudiant des souris sans gène miR-132/212. Ils observent alors que les « souris knockout » –ainsi appelées car le gène a été inactivé – s’adaptent bien plus facilement aux journées d’hiver qui n’offrent que 8 heures de lumière du jour pour 16 heures d’obscurité.

Les chercheurs se sont ensuite tournés vers la protéomique – l’étude de l’ensemble des protéines – pour déterminer à quel niveau miR–132/212 affectait les différentes protéines dans l’horloge centrale du cerveau. L’écran protéomique, réalisé en collaboration avec le laboratoire du Professeur Daniel Figeys à l’Université de Ottawa, a révélé que les souris dont le gène miR-132/212 a été inactivé exprimaient de manière défectueuse les protéines contrôlant la structure des neurones de l’horloge centrale.

Quand les chercheurs ont regardé plus avant, ils ont trouvé que la structure neuronale était différentes entre les souris présentant le gène miR-132/212 et celles qui ne l’avaient pas. Ces différences structurelles affectent la capacité des souris knockout à répondre correctement aux variations saisonnières.

Pour confirmer leurs découvertes, les chercheurs ont comparé les souris n’exprimant pas le gène miR-132/212 avec des hamsters, qui sont des mammifères extrêmement sensibles aux variations saisonnières. Ils suspectaient que les hamsters qui hibernent en hiver, ne se reproduisent pas et expérimentent des changements métaboliques au cours de cette période, présenteraient des changements dans leurs structures neuronales et montreraient des taux de d’expression génétique similaire à ceux des souris knockout.

« Cette comparaison nous montre que nous sommes sur la bonne piste et que ce gène aide bien à former la structure de la partie du cerveau ou se trouve l’horloge interne » dit Mendoza-Viveros. « Cela aide le corps à faire la différence entre les saisons ».

« Lorsque les chercheurs étudient les rythme circadiens, ils ne regardent en général que le moment de la journée. Or, dans la même partie du cerveau, un mécanisme « suit » aussi la période de l’année. En modifiant certains paramètres, nous pouvons essayer d’aligner « l’horaire » du corps à l’environnement extérieur » explique Cheng. « Maintenant que nous savons que miR-132 affecte la capacité du cerveau à s’adapter aux changements de saison, il serait intéressant de comprendre si sa mauvaise expression est responsable de troubles affectifs saisonniers (étant donné son rôle dans la dépression).

En savoir plus :
Cell Reports April 2017, 19(3):505-520. doi : 10.1016/j.celrep.2017.03.057.
Cell Reports : miR-132/212 Modulates Seasonal Adaptation and Dendritic Morphology of the Central Circadian Clock

Source :
Nouvelles de l’université de Toronto – 18 Avril 2017
https://www.utoronto.ca/news/gene-adapting-changing-seasons-u-t-researchers-have-identified-it

Rédacteur :
Morgane SEITÉ - Chargée de Mission pour la Science et la Technologie à Toronto – morgane.seite[a]diplomatie.gouv.fr