Des enquêtes montrent que les Singapouriens sont parmi les personnes les plus privées de sommeil au monde, l'insomnie étant un trouble du sommeil courant auquel environ 15,3% des Singapouriens sont confrontés. Une nouvelle étude menée par des scientifiques de la Duke-NUS Medical School (Duke-NUS) et de l'Université de Californie à Santa Cruz explique comment des mutations dans certaines protéines peuvent raccourcir le rythme de notre horloge biologique, ce qui rend certaines personnes extrêmement «alouettes du matin» parce que leurs horloges internes fonctionnent sur un cycle de 20 heures au lieu d'être synchronisé avec le cycle de 24 heures du jour et de la nuit. Cela les fait se lever et dormir tôt le matin et le soir respectivement. L'étude, récemment publiée danseLife, montre que le même mécanisme de commutation moléculaire affecté par ces mutations est à l'œuvre chez les animaux allant des mouches des fruits aux humains.
Les horloges biologiques sont le dispositif de chronométrage inné d'un organisme. Il est composé de protéines spécifiques appelées protéines d'horloge, qui interagissent dans les cellules de tout le corps. Les horloges biologiques produisent et régulent les rythmes circadiens - les changements physiques, mentaux et comportementaux qui suivent un cycle quotidien. Par exemple, dormir la nuit et être éveillé le jour est un exemple de rythme circadien lié à la lumière. De nombreuses personnes atteintes de troubles de la phase du sommeil ont des changements dans leurs protéines d'horloge. En règle générale, les mutations qui raccourcissent l'horloge ont un effet d'alouette du matin et celles qui prolongent le fonctionnement de l'horloge ont un effet nocturne prononcé.
«Dans cette nouvelle étude, notre équipe s'est concentrée sur les mutations d'une protéine appelée caséine kinase 1 (CK1), qui régule une protéine d'horloge centrale appelée PERIOD (PER). Les mutations qui modifient l'horloge dans CK1 étaient connues depuis des années, mais on ne savait pas comment elles changeaient le moment de l'horloge », a déclaré le Dr Rajesh Narasimamurthy, chercheur principal au programme de Duke-NUS sur le cancer et la biologie des cellules souches (CSCB).
En collaboration avec des scientifiques de l'Université de Californie à Santa Cruz et de l'Université de Californie à San Diego, l'équipe a effectué une analyse structurelle et biochimique des protéines CK1 et PER qui a suggéré le fonctionnement du commutateur.
Les résultats montrent que CK1 peut modifier l'un ou l'autre des deux sites de la protéine PER. La modification d'un site stabilise le PER, tandis que l'autre modification déclenche sa dégradation. Lorsque le commutateur moléculaire qui contrôle l'abondance des protéines PER fonctionne correctement, il génère une oscillation de 24 heures dans l'horloge biologique. L'équipe a montré comment des mutations dans CK1 ou PER lui-même peuvent modifier l'équilibre, favorisant la dégradation plutôt que la stabilisation, perturbant ainsi l'horloge biologique.
«Nos résultats fournissent une base mécaniste pour comprendre le rôle essentiellement universel de CK1 en tant que régulateur des horloges circadiennes eucaryotes. Il est important de comprendre comment ces protéines d'horloge régulent nos rythmes circadiens, car ces rythmes affectent non seulement le cycle du sommeil, mais presque tous les aspects de notre physiologie. La compréhension de ces mécanismes moléculaires peut permettre aux scientifiques de développer des thérapies pour intervenir dans l'horloge pour atténuer les perturbations, qu'elles soient causées par des conditions héréditaires ou par le travail posté ou le décalage horaire », a déclaré le professeur David Virshup, directeur du programme Duke-NUS CSCB et correspondant. auteur de cette étude.
«Les troubles du sommeil peuvent avoir de graves conséquences sur la santé et réduire la qualité de vie des personnes touchées à Singapour et au-delà. Cette étude importante illustre comment la fertilisation croisée des idées et la collaboration entre les chercheurs peuvent produire des informations importantes qui pourraient conduire à de futures stratégies pour traiter les troubles du sommeil », a déclaré le professeur Patrick Casey, vice-doyen principal de la recherche chez Duke-NUS.
L'équipe étudie actuellement comment modifier l'activité de CK1 pour changer la vitesse d'horloge. Ces études guideront la recherche de thérapies capables de traiter le décalage horaire et les troubles du sommeil
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