Une enzyme dicte le rythme de votre horloge biologique
L'horloge biologique fonctionne comme une montre, mais cette montre ne donne l'heure juste que grâce à une enzyme placée au bon endroit. De nouvelles découvertes expliquent précisément comment ce mécanisme opère.
Le rythme circadien, c'est-à-dire le cycle biologique jour-nuit des cellules, repose sur une boucle de rétroaction protéique. Au cœur de cette boucle se trouvent les protéines PER et CRY, produites le soir et dégradées durant la nuit. Ce cycle règle l'horloge biologique. Mais la précision de cette dégradation dépend en grande partie d'une enzyme, CK1-delta. Des chercheurs ont publié dans la revue eLife de nouveaux résultats sur le fonctionnement de cette enzyme à l'intérieur du noyau cellulaire.
L'enzyme n'agit que lorsqu'elle est liée à une protéine
CK1-delta est instable dans le noyau cellulaire lorsqu'elle y circule librement : elle y est rapidement dégradée ou activement expulsée. Ce n'est qu'en se liant à une protéine PER qu'elle demeure assez longtemps dans le noyau pour exercer son action. Les chercheurs ont montré que CK1-delta peut rompre la connexion entre PER2 et CRY1 en phosphorylant PER2, c'est-à-dire en lui ajoutant un groupement phosphate par modification chimique. CRY1 se retrouve alors libérée et retourne dans le noyau, où elle inhibe l'activité de l'horloge.
Ce mécanisme explique comment l'horloge biologique passe de façon progressive d'une phase répressive précoce à une phase répressive tardive, une transition jusqu'ici difficile à élucider. Durant cette phase, PER2 s'accumule dans le cytosol de la cellule tandis que CRY1 reste active dans le noyau.
Quelles implications pour le vieillissement et le sommeil ?
Avec l'âge, les rythmes circadiens perdent en régularité. Le sommeil devient moins profond et les cycles s'irrégularisent. Une altération de la régulation de CK1-delta pourrait décaler le minutage de la boucle PER-CRY. Cette étude fournit un cadre mécanistique à ce phénomène, sans que les chercheurs en tirent encore des conclusions sur le vieillissement. Les résultats ouvrent néanmoins une piste concrète vers le développement de médicaments capables de stabiliser l'horloge biologique.