L’horloge circadienne et le cycle cellulaire : deux oscillateurs intimement couplés au cœur de nos cellules

Les chercheurs de l’Institut de Biologie Valrose (iBV) démontrent avec deux autres équipes européennes le couplage de l’horloge circadienne avec le cycle cellulaire, un pas important pour comprendre le développement des pathologies cancéreuses. Ces travaux sont publiés dans la revue "Proceedings of the National Academy of Science of the United Stated of America" (PNAS).
L’horloge circadienne et le cycle cellulaire : deux oscillateurs intimement couplés au cœur de nos cellules

Vidéomicroscopie en fluorescence de fibroblastes de souris en prolifération transformés avec un système rapporteur d’horloge et du cycle cellulaire

L’horloge circadienne synchronise un grand nombre de processus moléculaires, cellulaires et physiologiques, avec l’alternance du cycle jour/nuit au cours des 24 h. Depuis près d’un siècle, un rythme circadien de la division cellulaire a été observé chez la plupart des organismes, suggérant ainsi que l’horloge circadienne et le cycle cellulaire sont deux mécanismes couplés mais cela n’avait jamais été démontré chez les mammifères. Les équipes de Franck Delaunay (Université Nice Sophia Antipolis/CNRS/Inserm), David Rand (Université de Warwick) et Bert van der Horst (Université Erasmus de Rotterdam) viennent de résoudre cette question en combinant des méthodes d’imagerie sur cellule unique, de bioinformatique et de modélisation mathématique. Ils démontrent que dans des cellules non perturbées, les deux oscillateurs moléculaires qui gouvernent l’horloge circadienne et le cycle cellulaire oscillent avec une fréquence commune et ont une relation de phase fixe. Lorsque l’horloge circadienne est synchronisée par un signal externe à l’image de la situation physiologique, différents régimes de couplages apparaissent et coexistent. Ces comportements dynamiques complexes ont pu être compris par les chercheurs grâce à l’utilisation intensive de modèles mathématiques. Cette découverte est un pas important pour mieux comprendre pourquoi et comment la disruption circadienne est impliquée dans le développement des pathologies cancéreuses. 

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Image : Vidéomicroscopie en fluorescence (1 photo/heure) de fibroblastes de souris en prolifération transformés avec un système rapporteur d’horloge (vert) et du cycle cellulaire (rouge et bleu).  l’analyse de la dynamique de ces trois marqueurs a permis de reconstruire la trajectoire conjointe de l’horloge circadienne et du cycle cellulaire et de démontrer que ces oscillateurs sont couplés.