Nos horloges corporelles ne reçoivent pas beaucoup de respect.
Bien sûr, nous en parlons tout le temps: «Je ne suis pas une personne du matin» ou «Je suis tellement décalé.» Mais d'habitude, c'est juste pour faire la conversation ou pour jouer la carte de la biologie si nous nous sentons particulièrement dysfonctionnel.
Mais notre horloge interne, en fait, semble être une force puissante pour nous garder en bonne santé. Et, maintenant que trois scientifiques américains du rythme circadien ont remporté le prix Nobel de physiologie ou de médecine l'année dernière, son impact sur nos sentiments et notre fonctionnement est pris plus au sérieux dans la communauté médicale.
Ces chercheurs ont souligné le fait que les gènes liés à notre horloge biologique jouent un rôle essentiel dans tous les domaines, depuis les niveaux d'hormones et la température de notre corps jusqu'aux cycles du sommeil et même au comportement. On pense maintenant qu'entre 30 et 50% de nos gènes ont une activité régulée par les rythmes circadiens, y compris ceux qui font partie de notre système immunitaire.
«De nombreuses preuves démontrent que des conditions telles que la dépression, le diabète, les maladies cardiaques et la maladie d'Alzheimer ont un lien avec votre horloge biologique», déclare Rosemary Braun, professeure adjointe de médecine préventive à la Feinberg School of Medicine de la Northwestern University.
"Alors, si nous pouvions détecter le temps physiologique d'une personne?"
Quelle heure êtes vous
Braun fait partie d'une équipe de chercheurs de Northwestern qui a fait un premier pas dans cette direction. Dans une étude récemment publiée dans les Actes de la National Academy of Sciences, les scientifiques ont décrit le développement d'un test sanguin qui, selon eux, permet de détecter l'heure à laquelle il se trouve dans le corps d'une personne.
Braun dit que le test, appelé TimeSignature, peut prendre moins d’une heure et demie après l’évaluation du temps biologique d’une personne. Un avantage probable est que cela pourrait aider les médecins à évaluer avec plus de précision le moment où les médicaments, qu'il s'agisse d'une pilule pour la pression artérielle ou d'une chimiothérapie, soient les plus efficaces.
«Il serait peut-être plus judicieux de prendre votre médicament à un moment donné, par opposition à un autre», déclare Ravi Allada, professeur de neurobiologie au Collège des arts et des sciences Weinberg de Northwestern et co-auteur de l'étude. "Et ce test pourrait nous guider dans la détermination du moment où vous devriez prendre cette pilule."
En déterminant le meilleur moment pour prendre un médicament, vous pouvez utiliser des doses plus faibles, ce qui peut réduire le risque d'effets secondaires.
Allada note que de nombreux aspects de la maladie sont liés à nos horloges internes, par exemple le jour où une personne risque davantage de subir une crise cardiaque ou une crise d'asthme. Il réitère l'argument de Braun au sujet d'un lien suspecté entre une horloge biologique perturbée et des problèmes de santé chroniques.
«Vous pouvez penser que l'horloge est le chef d'orchestre d'un orchestre et que tout doit se passer à un moment opportun», déclare Allada. "Mais si vous perturbez le chef d'orchestre, vous n'avez plus la musique."
Lecture de modèles géniques
L'idée que des échantillons de sang puissent être utilisés pour établir le temps corporel d'une personne n'est pas nouvelle. Mais auparavant, il aurait fallu qu'une personne prélève du sang toutes les heures, pendant une grande partie de la journée, un processus à la fois coûteux et extrêmement peu pratique.
Mais avec TimeSignature, le sang ne doit être prélevé que deux fois par jour, le but étant de le réduire à un seul échantillon. Alors, comment les chercheurs ont-ils pu simplifier le processus de manière aussi spectaculaire?
Intelligence artificielle.
Plus précisément, ils ont prélevé des échantillons de sang toutes les deux heures sur un groupe de sujets et les ont complétées par des mesures provenant de quatre autres études. Ensuite, ils ont écrit un algorithme demandant à un ordinateur d'analyser 20 000 gènes différents et de rechercher des modèles de synchronisation de l'expression des gènes, lorsque l'ADN est converti en un produit, tel qu'une protéine. En fin de compte, la machine a été en mesure de réduire le nombre à 41 gènes qui ont le plus fortement démontré l'activité génique à différents moments de la journée. À partir de là, il a été possible de corréler une heure de la journée avec l'activité de ces 41 marqueurs d'expression génique.
«Nous avions l’idée que nous serions en mesure d’utiliser l’activité de ces gènes, de travailler en arrière et de déduire à quelle heure de la journée il est dans votre corps», déclare Braun.
Jusqu'à présent, TimeSignature n'a été utilisé que pour tester des sujets en bonne santé. L'analyse des échantillons de sang a permis de déduire l'heure à laquelle le sang a été prélevé.
Braun dit que les recherches futures se concentreront sur la détermination du temps biologique des personnes dont l'horloge biologique n'est pas synchronisée avec le temps réel.
Kenneth Wright est directeur du laboratoire du sommeil et de la chronobiologie de l'Université du Colorado à Boulder. Il n'a pas participé à l'étude, mais il apprécie le potentiel du test.
«Pouvoir déterminer avec précision et facilement le temps circadien interne a une importance capitale pour déterminer la santé circadienne d’une personne et pour le moment optimal des traitements», dit-il.
«La nouvelle technique est un progrès», ajoute Wright, «mais elle doit être testée pour voir avec quelle précision elle peut prédire le moment réel de la biologie interne des personnes. Les résultats de l'étude montrent que la nouvelle technique peut prédire l'heure d'horloge du prélèvement, pas l'heure biologique de la personne. ”
Allada reconnaît qu'il peut y avoir un écart entre l'heure du corps et le «temps de l'horloge murale», mais dit que chez les sujets sains qu'ils ont testés, le premier était une "approximation proche" du second.
Prédire le risque
Alors que Northwestern a déposé une demande de brevet pour le test sanguin TimeSignature lui-même, elle a mis l'algorithme sous-jacent à la disposition des autres chercheurs. Braun dit qu'il est prometteur que le test fonctionne dans d'autres laboratoires extérieurs et qu'il s'est avéré être «robuste» - son estimation du temps interne d'un individu ne semble pas être ébranlée par des événements aléatoires, tels qu'un vol outre-mer par plusieurs fuseaux horaires.
Cela augmente les chances qu’un test sanguin d’une horloge biologique devienne un jour un élément standard d’un bilan de santé annuel.
Allada pense qu'étant donné le lien entre des horloges corporelles perturbées et divers problèmes de santé, le test pourrait un jour être utilisé pour prédire qui pourrait courir un risque plus élevé de développer certaines maladies. Cela pourrait être particulièrement utile dans le traitement d'affections telles que la maladie d'Alzheimer, où les symptômes n'apparaissent généralement pas jusqu'à ce que la maladie ait considérablement évolué.
«Si le temps passé sur le corps est très différent de ce qu'il devrait être, cela pourrait être un facteur de risque prédisposant à la maladie», déclare Allada. «L’avancée majeure ici est de pouvoir mesurer un processus biologique que nous savons important en ce qui concerne les maladies et de le faire de manière pratique, en permettant à une personne de se rendre dans le bureau de son médecin pour se faire prélever du sang et comprendre le résultat. . "
