Les gènes guidant les rythmes des repas révélés

Résumé: Les chercheurs ont utilisé des mouches des fruits pour percer le mystère des habitudes alimentaires quotidiennes des animaux. Ils ont découvert que le gène quasimodo (qsm) aligne l’alimentation avec la lumière et l’obscurité, tandis que des gènes comme l’horloge (clk) et le cycle (cyc) régulent les cycles d’alimentation/jeûne. Il est intéressant de noter que ce sont les cellules nerveuses, et non les tissus métaboliques, qui garantissent que ces cycles correspondent aux rythmes quotidiens.

Ces résultats ouvrent la voie à des connaissances plus approfondies sur le comportement animal et les traitements potentiels des troubles de l’alimentation.

Faits marquants:

1. Le gène quasimodo (qsm) chez les mouches des fruits aide à aligner l’alimentation sur les cycles de lumière et d’obscurité.
2. Dans l’obscurité constante, les gènes horloge (clk) et cycle (cyc) dictent les rythmes d’alimentation et de jeûne.
3. Les gènes de l’horloge moléculaire des cellules nerveuses, et non des tissus métaboliques, synchronisent ces rythmes avec les cycles diurnes.

Source: Université métropolitaine de Tokyo

Des chercheurs de l’Université métropolitaine de Tokyo ont utilisé des mouches des fruits pour étudier la régulation des habitudes alimentaires quotidiennes.

Ils ont découvert que le gène quasimodo (qsm) aidait à synchroniser l’alimentation avec les cycles lumière/obscurité, mais pas dans l’obscurité constante : au lieu de cela, les gènes horlogent (clk) et cyclent. (cyc) continuez à manger/jeûner, tandis que d’autres « horloges » dans les cellules nerveuses aident à le synchroniser avec les jours. Décrypter le mécanisme moléculaire à l’origine des cycles alimentaires nous aide à comprendre le comportement des animaux, y compris le nôtre.

De nombreux membres du règne animal mangent à peu près aux mêmes heures chaque jour. Cela est né de la nécessité de s’adapter à certains aspects de l’environnement, notamment la quantité de lumière, la température, la disponibilité de nourriture, la présence de prédateurs, qui sont tous essentiels à la survie. Il est également important pour une digestion et un métabolisme efficaces, donc pour notre bien-être général.

Mais comment un si large éventail d’organismes sait-il quand manger ? Un facteur important est le rythme circadien, un cycle physiologique approximativement quotidien partagé par des organismes aussi divers que les animaux, les plantes, les bactéries et les algues. Elle sert d’« horloge maîtresse » qui régule le comportement rythmique.

Mais les animaux regorgent d’autres mécanismes de synchronisation, appelés « horloges périphériques », chacun ayant ses propres voies biochimiques. Ceux-ci peuvent être réinitialisés par des facteurs externes, tels que l’alimentation. Mais la manière précise dont ces horloges régissent le comportement alimentaire des animaux n’est pas encore claire.

Aujourd’hui, une équipe dirigée par le professeur agrégé Kanae Ando de l’Université métropolitaine de Tokyo a résolu ce problème en utilisant des mouches des fruits, un organisme modèle qui reflète de nombreuses caractéristiques d’animaux plus complexes, y compris les humains. Ils ont utilisé une méthode connue sous le nom de test CAFE, dans laquelle les mouches sont nourries via un microcapillaire pour mesurer exactement la quantité mangée par chaque mouche à différents moments.

Premièrement, ils ont observé comment les mouches synchronisaient leurs habitudes alimentaires avec la lumière. En étudiant les mouches se nourrissant selon un cycle lumière/obscurité, des travaux antérieurs ont déjà montré que les mouches se nourrissent davantage pendant la journée, même lorsque des mutations étaient introduites dans les gènes centraux de l’horloge circadienne, période (per) et intemporel (tim). Au lieu de cela, l’équipe a examiné quasimodo (qsm), un gène qui code pour une protéine sensible à la lumière qui contrôle le déclenchement des neurones de l’horloge.

En abattant qsm, ils ont constaté que les habitudes alimentaires diurnes des mouches étaient considérablement affectées. Pour la première fois, nous savons que la synchronisation de l’alimentation avec un rythme médié par la lumière est affectée par le qsm.

Ce n’était pas le cas des mouches qui se nourrissaient dans l’obscurité constante. Les mouches présentant des mutations dans leurs gènes centraux de l’horloge circadienne ont subi de graves perturbations dans leurs habitudes alimentaires quotidiennes.

Parmi les quatre gènes impliqués, période (per), intemporel (tim), cycle (cyc) et horloge (clk), la perte de cyc et clk était bien plus grave. En fait, il a été constaté que clk/cyc était nécessaire pour créer des schémas alimentaires bimodaux, c’est-à-dire des périodes d’alimentation et de jeûne, en particulier celles des tissus métaboliques.

Mais comment ces cycles se sont-ils synchronisés avec les jours ? Au lieu des tissus métaboliques, ce sont les gènes de l’horloge moléculaire des cellules nerveuses qui ont joué le rôle dominant.

Les découvertes de l’équipe nous donnent un premier aperçu de la façon dont différentes horloges dans différentes parties d’un organisme régulent les cycles d’alimentation/jeûne ainsi que de la manière dont elles correspondent aux rythmes diurnes.

La compréhension des mécanismes à l’origine des habitudes alimentaires promet de nouvelles connaissances sur le comportement animal, ainsi que de nouveaux traitements contre les troubles de l’alimentation.

Financement: Ce travail a été soutenu par le Farber Institute for Neurosciences et l’Université Thomas Jefferson, les National Institutes of Health [R01AG032279-A1]une subvention de la Fondation Takeda et le Fonds de recherche stratégique TMU.

A propos de cette actualité de la recherche en génétique

Auteur: ALLER À TOTSUKAWA
Source: Université métropolitaine de Tokyo
Contact: GO TOTSUKAWA – Université métropolitaine de Tokyo
Image: L’image est créditée à Neuroscience News

Recherche originale : Accès libre.
“Disséquer le modèle d’alimentation quotidien : l’HORLOGE/CYCLE périphérique génère les épisodes d’alimentation/jeûne et les horloges moléculaires neuronales les synchronisent» de Kanae Ando et al. iScience

Abstrait

Disséquer le modèle d’alimentation quotidien : l’HORLOGE/CYCLE périphérique génère les épisodes d’alimentation/jeûne et les horloges moléculaires neuronales les synchronisent

Un rythme de comportement alimentaire de 24 heures, ou des épisodes d’alimentation/jeûne synchronisés pendant la journée, est crucial pour la survie. Les horloges internes et l’apport de lumière régulent les comportements rythmiques, mais la manière dont elles génèrent des rythmes alimentaires n’est pas entièrement comprise. Ici, nous avons cherché à disséquer les voies moléculaires qui génèrent des habitudes alimentaires quotidiennes.

En mesurant la quantité semi-diurne de nourriture ingérée par des mouches isolées, nous démontrons que la génération de rythmes alimentaires dans des conditions de lumière et d’obscurité nécessite quasimodo (qsm) mais pas les horloges moléculaires.

Dans l’obscurité constante, les schémas d’alimentation rythmiques se composent de deux éléments : l’HORLOGE (CLK) dans les tissus digestifs/métaboliques générant des épisodes d’alimentation/jeûne, et l’horloge moléculaire dans les neurones qui les synchronise avec la journée subjective.

Bien que la CLK fasse partie de l’horloge moléculaire, la génération d’épisodes d’alimentation/jeûne par la CLK dans les tissus métaboliques était indépendante de la machinerie de l’horloge moléculaire.

Nos résultats ont révélé de nouvelles fonctions de qsm et CLK dans les rythmes d’alimentation dans Drosophile.