Des scientifiques ont découvert que des cellules du cerveau, autrefois considérées comme de simples supports pour les neurones, pourraient en fait jouer un rôle important dans la régulation de notre comportement circadien.
Les astrocytes sont une sorte de cellule gliale – les cellules de soutien qui sont souvent appelées la colle du système nerveux, car elles fournissent structure et protection aux neurones. Mais une nouvelle étude montre que les astrocytes ne se contentent pas de combler les lacunes et qu’ils pourraient jouer un rôle crucial dans la synchronisation de notre horloge biologique interne.
Le consensus scientifique a longtemps considéré que notre horloge interne était contrôlée par le noyau suprachiasmatique (NSC), une région du cerveau située dans l’hypothalamus et composée d’environ 20 000 neurones. Mais il y a environ 6 000 cellules astrocytaires en forme d’étoile dans la même région, dont la fonction exacte n’a jamais été complètement expliquée.
Louis a découvert comment contrôler indépendamment les astrocytes chez les souris. En modifiant les astrocytes, les scientifiques ont pu ralentir la notion de temps chez les animaux.
“Nous n’avions aucune idée de l’influence qu’ils pouvaient avoir”, a déclaré l’un des chercheurs, Matt Tso.
On pensait autrefois que le noyau suprachiasmatique était la seule partie du cerveau à réguler les rythmes circadiens, mais les scientifiques savent désormais que les cellules de l’ensemble du corps possèdent toutes leur propre horloge circadienne, y compris les cellules qui composent nos poumons, notre cœur, notre foie et tout le reste.
En 2005, l’un des membres de l’équipe, le neuroscientifique Erik Herzog, a aidé à comprendre que les astrocytes comprennent également ces gènes d’horloge.
En isolant les cellules cérébrales de rats et en les associant à une protéine bioluminescente, l’équipe d’Herzog a montré qu’elles brillaient de façon rythmique, preuve qu’elles étaient capables de garder le rythme comme les autres cellules.
Il a fallu plus de dix ans aux chercheurs pour trouver comment mesurer le même comportement des astrocytes dans un spécimen vivant, en utilisant l’édition génétique CRISPR-Cas9 pour supprimer un gène d’horloge appelé Bmal1 dans les astrocytes de souris.
Laissées à elles-mêmes, les souris ont des horloges circadiennes qui durent environ 23,7 heures. Nous le savons parce que les souris placées dans l’obscurité constante se mettent à courir sur une roue toutes les 23,7 heures, et ne ratent généralement pas leur créneau horaire de plus de 10 minutes.
Les humains manquent aussi légèrement la marque des 24 heures – une étude de l’université de Harvard en 1999 a révélé que nos horloges internes fonctionnent un peu trop longtemps, sur un cycle quotidien de 24 heures et 11 minutes.
Mais même si Herzog avait démontré en 2005 que les astrocytes étaient impliqués dans la synchronisation de l’horloge, l’équipe ne s’attendait pas nécessairement à ce que les souris dépourvues de Bmal1 soient affectées, car la plupart des recherches sur les noyaux suprachiasmatiques ont démontré l’effet de contrôle des neurones et non des astrocytes.
“Lorsque nous avons supprimé le gène dans les astrocytes, nous avions de bonnes raisons de penser que le rythme resterait inchangé”, explique Tso.
“Lorsque nous avons supprimé ce gène de l’horloge dans les neurones, les animaux ont complètement perdu le rythme, ce qui suggère que les neurones sont nécessaires pour maintenir un rythme quotidien.”
Mais, à la surprise des chercheurs, la suppression du gène de l’horloge dans les astrocytes a vu les horloges internes des souris fonctionner plus lentement – commençant leur course quotidienne environ 1 heure plus tard que d’habitude.
Dans une autre expérience, l’équipe a étudié des souris présentant une mutation qui faisait fonctionner leur horloge circadienne à toute vitesse. En réparant ce gène dans les astrocytes des animaux – mais sans corriger le défaut dans leurs neurones – ils n’étaient pas sûrs de l’effet que cela aurait.
“Nous nous attendions à ce que le SCN suive le rythme des neurones”, déclare Tso. “Il y a 10 fois plus de neurones dans le SCN que d’astrocytes. Pourquoi le comportement suivrait-il les astrocytes ?”
La mutation étant fixée dans les astrocytes des animaux, la souris a commencé sa routine de course 2 heures plus tard que les souris qui n’avaient pas eu la mutation réparée (ni dans les astrocytes ni dans les neurones).
“Ces résultats suggèrent que les astrocytes parlent en quelque sorte aux neurones pour dicter les rythmes dans le cerveau et dans le comportement”, a déclaré Herzog à Diana Kwon de The Scientist.
Bien que les chercheurs reconnaissent qu’ils ne comprennent pas entièrement dans quelle mesure les astrocytes contrôlent le comportement circadien, il est clair que quelque chose de puissant se passe.
Bien sûr, nous ne pouvons pas encore garantir que les astrocytes chez l’homme régulent l’horloge biologique de la même manière, mais des études ultérieures pourraient le confirmer.
Il faudra attendre les résultats des futures recherches pour en savoir plus, mais en attendant, une chose est sûre : ces cellules cérébrales sont là pour bien d’autres choses que le rembourrage des neurones.
Les résultats sont publiés dans Current Biology.