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Accueil du site > Actualités > Technologies > Cycle des neurones pacemakers : épigénome ou protéome ?

Cycle des neurones pacemakers : épigénome ou protéome ?

Le système nerveux est un instrument précis et efficace pour percevoir l’environnement, coordonner le fonctionnement de l’organisme, notamment la motricité, et enfin développer des procédures cognitives. Les neurones de ce système sont connus pour leur plasticité, ce qui leur permet de nouer ou dénouer des connexions avec les éléments du réseau au sein duquel ils déploient d’innombrables signaux électriques. Les neurones étant des cellules, ils sont le siège d’activités génétiques et épigénétiques. On sait que les activités électriques engendrent des changements transcriptionnels dans les neurones et que ces processus sont impliqués dans la mémoire. Ce schéma dialectique est devenu classique, reliant les modifications épigénétiques à la dynamique du phénotype, qu’il s’agisse de signaux moléculaires ou électriques. Il s’applique également au cas très singulier des neurones pacemakers parmi lesquels se trouvent des cellules dont l’activité électrique est circadienne, réglée sur les alternances jour et nuit. Ces neurones disposent d’horloges moléculaires produisant des cycles d’expression génique qui déterminent alors les rythmes électriques. C’est ce qui était couramment admis par les neuroscientifiques jusqu’à ce qu’une équipe conduite par Justin Blau ne renverse le schéma causal. Ce ne sont plus les gènes « circadiens » qui contrôlent le rythme électrique mais le contraire. Les neurones pacemakers déploient une activité cyclique circadienne qui induirait alors le cycle des expressions géniques. La relation est donc inversée (D. Mizrak et al, Current Biology, 11, 1-10, 2012)

Les chercheurs ayant conduit cette étude ont utilisé des neurones de larves de drosophile puis les ont placés grâce à un dispositif spécial dans un état d’hyperexcitabilité ou à l’inverse d’hyperpolarisation. L’expression des gènes a été analysée à l’aide de puces à ADN. Ces neurones pacemaker déploient un transcriptome du matin lorsqu’ils sont en excitabilité et un transcriptome du soir s’ils sont polarisés. On sait que la plasticité neuronale est déterminante pour la mémoire, intervenant également dans la maladie d’Alzheimer. Cette plasticité dépend largement d’un couplage entre l’activité électrique et la dynamique expressive dont le résultat est le transcriptome. Mais dans le cas des neurones pacemaker, ce lien était resté inexploré car les scientifiques pensaient que le contrôle des horloges neuronales était sous la gouvernance d’un module génique utilisant trois familles de gènes impliqués dans des boucles rétroactives - clk/cyc/per - au sein des neurones pacemaker, ce transcriptome oscillant à une fréquence diurne permet notamment à la drosophile d’avoir une appréhension du temps et d’ajuster sa physiologie pour voler plus ou moins intensément selon les périodes de la journée. De plus, cette oscillation persiste même lorsque les mouches sont placées en permanence dans le noir. Les études menées par Blau ont utilisé des mutants per et cyc. Les résultats montrent alors que les évolutions circadiennes de l’activité électrique ne sont pas causées par l’oscillation du transcriptome mais que c’est l’inverse. Le rythme circadien est déterminé ou du moins renforcé par une horloge moléculaire interne et autonome par rapport une partie du transcriptome censé réguler ce cycle. Cette horloge interne (zeitbeger) impose ainsi son rythme au cycle transcriptionnel, ajoutant ainsi une précision et un contrôle supplémentaire au comportement circadien de ces neurones très particuliers.

On peut maintenant se poser une question à laquelle ne répond pas cet article. Cette horloge interne est-elle indépendante des régulations génétiques ? Autrement dit, fonctionne-t-elle comme un ensemble de mécanismes impliquant uniquement des protéines du « pacemaker » et des médiateurs chimiques ? Ou alors fait-elle appel à d’autres gènes que ceux qu’on pensait dévolus à la genèse de ce cycle circadien ; en l’occurrence les gènes clk/cyc/per ? Cette question, je l’ai posée à Justin Blau, lequel pencherait pour une voie génétique et c’est d’ailleurs cette orientation qui guide ses recherches visant à « pister » des gènes supplémentaires. Néanmoins, il précise s’être penché sur l’hypothèse des régulations non génétiques qui suscite beaucoup d’intérêts au sein de la communauté scientifiques. Mais au final, sa conviction repose sur l’expression génique qui permettrait de générer des cycles robustes et stables. Et donc, ses investigations prochaines visent à « traquer » d’éventuels gènes censés participer à la genèse des horloges circadiennes dans les neurones pacemakers. Le scientifique cherche les clés supplémentaires du vivant là où son lampadaire théorique diffuse de la lumière.

Quoi qu’il advienne de la réponse à cette dernière question, une chose est acquise, celle d’une sorte de dialectique entre environnement phénotypique et dispositif épigénétique. Trois niveaux sont déterminants, le première étant le génome, porteur de l’information et des mémoires de la spéciation sur un très long terme. Le niveau épigénétique détermine des processus en réaction aux conditions de l’existence, avec des « périodes prosaïques », un jour, un mois, quelques années (et peut-être à l’échelle de quelques générations). L’épigénome réagit aux fluctuations phénotypiques, certaines liées à l’environnement. Quel est le degré d’indépendance du protéome ? Cette question est fondamentale. La cellule peut se concevoir sous une détermination épigénétique ou alors comme le résultat d’un fonctionnement systémique (pour ne pas dire auto-organisé) du protéome, lequel modifierait alors l’épigénome qui contiendrait entre autres données formelles une mémoire cellulaire.


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4 réactions à cet article    


  • clostra 19 octobre 2012 11:16

    Bernard, cet article n’est pas simple mais toujours résumé par « qui de la poule ou de l’oeuf », l’acquis (fut-il généalogique) et l’inné (de l’Adam et de l’Eve) mais tout de même l’« erreur » d’appréciation de départ (c’est le régulateur qui fait la loi) semble grosse comme une montagne si l’on repasse l’évolution, les ontogénèses, embryogénèses et autres délicatesses de la nature.

    comme de dire : au début se trouvaient les régulations...et la nature n’a qu’a bien se tenir !

    Mais cet article intéressant et probablement déterminant me donne l’occasion de renouveler mon scepticisme sur toute la panoplie médicamenteuse et ses supposés « principes » - LA molécule qui dans tout ça finit par faire pchitt.


    • clostra 19 octobre 2012 12:06

      Je poursuis mon idée sur un sujet connexe mais directement lié aux débats actuels...

      A propos de ceux qui pourraient prétendre avoir (ré)inventé la poudre à canon ou tout autre explosif destiné à soigner les cardiaques qui ne serait autre que poudre aux yeux.

      Il s’agit d’une minuscule molécule, un vrai chenapan - catch me if you can - qui fait d’un explosif (la trinitrine) un remède efficace et finalement pour un spectre très large de maladies cardiovasculaires, utilisé bien avant qu’on ait pu identifier ce chenapan (pour dire que la médecine scientifique devrait parfois faire profil bas) responsable de l’efficacité du traitement actuellement mis à la poubelle tant il est peu coûteux !

      Donc le NO issu du NO3 fourni par la trinitrine, dont l’activité est remarquable, difficile à identifier car minuscule et éphémère fait également sa vie pour traiter les malades et réguler tout ce bizness physiologique.

      Hé ! http://www.audace-ass.com/News_database/Nitrate/Fr/ADICARE-Symposium-2011/11_03_31_Coordination-Rurale_cpte_rendu_colloque_nitrates_paris__1_.pdf


    • clostra 20 octobre 2012 11:13

      Jadis, Jacques Monod nous a bleuffés avec « Le hasard et la nécessité » sur ce sujet en citant Démocrite

      « Tout ce qui existe dans l’univers est le fruit du hasard et de la nécessité »

      "Les concepts de code génétique, de « révélation » épigénétique sont notamment présentés, tandis que l’animisme (ici dans un sens large : toute religion qui considère que la nature possède une volonté propre), le vitalisme et le prédéterminisme, ainsi que le matérialisme dialectique se voient réfutés.« 

      http://fr.wikipedia.org/wiki/Le_Hasard_et_la_N%C3%A9cessit%C3%A9

      J’ai l’impression que vous ne nous avez pas tout dit qui suivrait votre fil conducteur »cognitif«  ?

      Que pensez-vous de »l’animisme (ici au sens large : toute religion qui considère que la nature possède une volonté propre - NDLRdu commentaire : mémoire propre au sens large - ?


      • ecolittoral ecolittoral 10 novembre 2012 22:40

        C’et article est intéressant dans le sens ou, hier, on avait tout compris et aujourd’hui, on se pose des questions.

        Est ce que je suis fatigué parce que les jours sont plus courts ou est ce que, c’était prévu parce que ; code génétique et/ou rythmes déterminés par le cerveau, ou hérédité ?
        La lumière solaire est vitale. Quand elle diminue (l’article paraît aujourd’hui, en novembre, pas au mois de juillet ?), je change de comportement. Hors, l’oeil n’est qu’un récepteur. Donc, logiquement, un cerveau est, doit être prévu pour cette situation...puis que programmer pour ça, et depuis la nuit des temps. Il n’en est rien.

        Les sens fournissent des informations, le cerveau les assimiles et, en fonction de toutes ces informations, le corps réagit. Oui, le corps. Ce n’est pas un terminal mais, un émetteur, un récepteur, de l’énergie, du travail...et ce que nous ne connaissons pas de lui.
        Hier, le cerveau, c’était la mode. Aujourd’hui, la mode, ce sont les gènes, l’ADN, demain....
        « Le scientifique cherche les clés supplémentaires du vivant là où son lampadaire théorique diffuse de la lumière. » Leçon de modestie et reconnaissance pour ces chercheurs sous leur lampadaire théorique.
        Souhaitons leur de regarder, de temps en temps, le soleil en face. Il brille de mille lampadaires.

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