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Une molécule biologique qui cale son activité sur les cycles circadiens

Des chercheurs japonais ont découvert pour la première fois une protéine, produite par un gène spécifique, dont le cycle d’activité chimique coïncide avec la durée de la rotation terrestre (24 heures). La molécule découverte, nommée KaiC, agirait comme un “minuteur” de la durée du jour, envoyant des signaux au reste du corps pour que celui-ci synchronise son activité en fonction du cycle diurne.

Bien que ces travaux des chercheurs des universités de Nagoya et d’Osaka portent sur une bactérie très simple, les modèles biologiques permettent d’extrapoler ce mécanisme à tous les organismes possédant un rythme circadien, dont l’être humain. La découverte de ce premier minuteur chimique du corps est ainsi un pas essentiel dans le développement de thérapies contre les pathologies liées à des problèmes des rythmes biologiques.

On sait depuis longtemps que la lumière, la température et d’autres facteurs extérieurs informent le corps – via les organes sensoriels  – sur la phase de la journée en cours. Mais il existe aussi une “horloge interne”, peu sensible aux signaux extérieurs, qui maintient un rythme calqué sur la rotation de la Terre. Ce mécanisme étonnant, produit de l’évolution, a permis aux espèces d’optimiser leur consommation d’énergie interne et leur cycle du sommeil.

La protéine identifiée par les chercheurs japonais se nomme KaiC. Synthétisée par le gène du même nom, son activité chimique dure 24 heures (à 10 % près). Pour remplir sa fonction d'horloge, KaiC a besoin d’un petit moteur, une enzyme “ATPase”, qui interagit avec les atomes de la protéine et modifie donc sa structure et son comportement chimique.

Les chercheurs ont montré que ce couple effectue un cycle de réactions chimiques en un temps équivalent à 91 % d’une journée. La cause de cette lenteur tout à fait exceptionnelle dans ce type de réaction est liée à l’asymétrie de la molécule, qui freine l’avancement de l’enzyme…

Les chercheurs nippons soulignent toutefois que le rythme circadien met en jeu également d’autres protéines – notamment celles nommées KaiA et KaiB. Cette découverte fondamentale ouvre la voie vers des traitements chimiques ciblant ces "horloges" internes pour corriger les désordres du rythme et traiter des pathologies comme l’insomnie.

Article rédigé par Georges Simmonds pour RT Flash

Science Mag

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