Nouvelle étude : les muscles mesurent l'heure de la journée

Si les muscles de la partie supérieure du bras sont surchargés, par exemple lors d'un entraînement en force, cela peut entraîner une douleur intense. (Image : artstudio_pro / fotolia.com)

Des chercheurs soutenus par le Fonds national suisse de la recherche scientifique (FNS) ont découvert une horloge biologique dans nos cellules musculaires. Il pourrait être impliqué dans la régulation du métabolisme et le développement du diabète.

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Si les muscles de la partie supérieure du bras sont surchargés, par exemple lors d'un entraînement en force, cela peut entraîner une douleur intense. (Image : artstudio_pro / fotolia.com)

Les horloges biologiques tournent partout dans notre corps. Ils libèrent l'hormone mélatonine pendant le sommeil, favorisent la sécrétion d'enzymes digestives après le déjeuner et nous tiennent éveillés pendant la journée. Une horloge maîtresse dans le cerveau synchronise toutes les autres horloges des différents organes. Des chercheurs soutenus par le Fonds national suisse de la recherche scientifique (FNS) ont découvert qu'une telle « horloge circadienne » tourne dans nos cellules musculaires. Si cette horloge se dérègle, cela pourrait avoir une influence décisive sur le développement du diabète de type 2. Les travaux scientifiques de l'équipe de recherche ont récemment été publiés dans la revue PNAS (*).

Enlèvement du tissu musculaire tout au long de la journée

Des chercheurs de l'Université de Genève, de l'Université de Bath, de l'Université Claude Bernard à Lyon, de l'EPFL, de l'Université de Surrey et du Nestlé Institute of Health Sciences ont découvert que la composition des différents types de graisses (lipides) dans nos cellules musculaires au cours de la journée varie et, selon l'heure de la journée, un lipide est parfois plus dominant qu'un autre. Cela pourrait-il être lié à l'influence de l'horloge biologique ? L'équipe internationale a testé cette hypothèse sur la base d'une étude sur des volontaires. Pour ce faire, l'horloge mère des participants était synchronisée : ils devaient adhérer à une routine quotidienne régulière en ce qui concerne les repas et l'exposition à la lumière avant le début de l'étude. Un petit échantillon de tissu musculaire a été prélevé sur la cuisse toutes les quatre heures pour une analyse de la composition lipidique.

L'équipe de recherche a trouvé une corrélation claire entre la composition lipidique et l'heure de la journée, explique Howard Riezman, qui a dirigé l'étude avec sa collègue Charna Dibner à Genève. « Étant donné que la composition lipidique fluctuait considérablement au sein du groupe de test, nous avions besoin de preuves supplémentaires pour étayer cette thèse », poursuit Riezman.

Dans un deuxième temps, les chercheurs sont donc passés à une expérience in vitro. Ils ont cultivé des cellules musculaires humaines et les ont synchronisées artificiellement, sans horloge maîtresse, à l'aide d'une molécule de signalisation qui est normalement sécrétée par le corps. Une fluctuation périodique de la composition lipidique cellulaire a été observée, similaire aux expériences réalisées sur l'homme. Mais lorsque les chercheurs ont interrompu le mécanisme de l'horloge en inhibant les gènes concernés, les fluctuations lipidiques périodiques ont largement disparu.

Le diabète et l'insomnie sont liés

« Nous avons pu clairement démontrer que cette fluctuation de la composition lipidique de nos muscles dépend de notre rythme circadien », explique la première auteure Ursula Loizides-Mangold. « La question la plus importante reste ouverte : quelle est la signification de ce mécanisme ? Riezman est d'avis que l'horloge biologique du muscle pourrait avoir un effet régulateur sur la sensibilité à l'insuline des cellules musculaires via son effet sur les lipides. Étant donné que les lipides font partie de la membrane cellulaire, ils affectent la capacité des molécules à entrer et à sortir des cellules musculaires. Un changement dans la composition de la membrane pourrait affecter la réponse du muscle à l'hormone et sa capacité à absorber la glycémie.

Une faible sensibilité à l'insuline du muscle conduit à ce que l'on appelle la résistance à l'insuline, une cause connue du diabète de type 2. « Selon des études, il existe un lien entre les horloges circadiennes, la résistance à l'insuline et le développement du diabète », explique Charna Dibner, co-directeur de l'étude. « Si nous pouvons utiliser le métabolisme des lipides pour montrer un lien entre le mécanisme circadien et le diabète de type 2, cela pourrait avoir des implications thérapeutiques importantes. Grâce à nos nouvelles possibilités d'investigation in vitro des horloges cellulaires dans les muscles humains, nous pouvons tester cette hypothèse dans notre prochaine étude. »

(*) U. Loizides-Mangold et al. : La lipidomique révèle des oscillations lipidiques diurnes dans le muscle squelettique humain persistant dans des myotubes cellulaires cultivés in vitro. PNAS. DOI : 10.1073/pnas.1705821114

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