Les rythmes circadiens, qui déterminent nos moments d'éveil et de sommeil, sont orchestrés par le noyau suprachiasmatique (SCN), le pacemaker central du cerveau. Une équipe de Washington University in St. Louis a développé un outil computationnel, MITE (Mutual Information and Transfer Entropy), prononcé «mighty», pour reconstruire les communications entre cellules du SCN. Le travail, dirigé par Erik Herzog et KL Nikhil, a été publié dans Proceedings of the National Academy of Sciences.
À partir d'enregistrements d'expression génique à résolution cellulaire sur plusieurs semaines, l'équipe a reconstruit plus de 25 millions de connexions entre plus de 8 000 cellules issues de 17 souris, avec une précision supérieure à 95 %. Les cartes montrent que, parmi les environ 20 000 neurones du SCN chez la souris, seule une petite fraction de cellules fortement connectées — les «hub» — est essentielle à la synchronisation. Les auteurs décrivent cinq types cellulaires fonctionnels, définis par l'étendue des connexions et par les partenaires de communication.
Parmi ces types, les hubs incluent un petit sous‑groupe de neurones exprimant VIP qui diffusent des signaux de synchronie; des cellules relais («bridge») transfèrent ces signaux; et des cellules puits («sink») reçoivent des signaux convergents et envoient probablement des informations temporelles au reste du corps. Dans des simulations informatiques, la suppression exclusive des neurones hub provoquait l'effondrement de la synchronie du réseau, renforçant leur rôle central. Les étapes suivantes consistent à préciser comment ces hubs exercent leur influence et à évaluer si des interventions ciblées peuvent ajuster le timing du SCN, ce qui pourrait aider les travailleurs postés, les personnes atteintes de trouble affectif saisonnier et d'autres sujets souffrant de problèmes circadiens.
Mots difficiles
- rythme circadien — cycle biologique d'environ vingt-quatre heuresrythmes circadiens
- noyau suprachiasmatique — structure cérébrale qui contrôle le sommeil
- connexion — lien entre deux cellules ou neuronesconnexions
- hub — cellule très connectée et influente dans réseau
- synchronie — état où plusieurs cellules gardent même rythme
- puits — cellule qui reçoit des signaux convergents
- relais — cellule qui transmet des signaux à d'autres
Astuce : survolez, mettez le focus ou touchez les mots en surbrillance dans l’article pour voir des définitions rapides pendant que vous lisez ou écoutez.
Questions de discussion
- Comment des interventions ciblées sur les hubs pourraient-elles aider les travailleurs postés ou les personnes souffrant de trouble affectif saisonnier ?
- Quels avantages et quels risques voyez-vous à ajuster le timing du SCN par des interventions ciblées ?
- Quelles limites potentielles l'approche computationnelle MITE peut-elle avoir pour comprendre la communication entre cellules du SCN ?
Articles liés
Détecter l'ADN de saumon dans l'air pour suivre la migration
Lors de la remontée automnale, des chercheurs ont prélevé de l'ADN de saumon dans l'air près d'une rivière pour estimer combien de poissons traversent. Les concentrations aériennes suivaient les comptages visuels, malgré des niveaux beaucoup plus faibles que dans l'eau.
L'heure du jour influence la chimiothérapie contre le glioblastome
Des chercheurs observent que l'heure d'administration du Temozolomide peut changer la réponse des tumeurs de glioblastome. L'activité d'une enzyme appelée MGMT varie au cours de la journée et cela affecte l'efficacité du traitement.