Des scientifiques de l'Institut de bioingénierie de l'EPFL ont découvert que l'horloge circadienne et le cycle cellulaire sont, En réalité, synchronisé.

Rien en biologie n'est statique; tout est fluide, dynamique et toujours en mouvement. Souvent, ce mouvement se produit dans des motifs répétitifs - réguliers, des cycles mesurables qui fonctionnent comme des « horloges ».

Deux de ces cycles les plus importants sont l'horloge circadienne, qui régule le rythme veille/sommeil, et le cycle cellulaire, qui régule la croissance, la vie et la mort de pratiquement toutes les cellules du corps. Considérant des choses comme les anomalies du sommeil, cancer, vieillissement et autres problèmes connexes, il n'est pas difficile de comprendre pourquoi ces deux cycles ont suscité un énorme intérêt de la part des chercheurs.

L'une des grandes questions sur le terrain a été celle de la synchronisation, un phénomène observé pour la première fois par le physicien et horloger néerlandais Christian Huygens. En synchronisation, les rythmes (phases) de deux oscillateurs se correspondent.

Naturellement, l'horloge circadienne prend un rythme quotidien, mais il s'avère que le cycle cellulaire dans de nombreux systèmes implique également une échelle de temps similaire. En outre, il existe des preuves qui suggèrent que les deux horloges pourraient en fait s'influencer l'une l'autre.

Maintenant, des scientifiques du laboratoire de Felix Naef ont découvert que les horloges circadienne et du cycle cellulaire sont en fait synchronisées. L'étude révolutionnaire est publiée dans Physique de la nature , et figure également dans la section Nouvelles et opinions du journal.

Pour réaliser l'étude, les scientifiques ont développé une méthodologie de « petites données » pour construire et identifier un modèle mathématique des horloges couplées à partir de films en accéléré de milliers de cellules individuelles de souris et d'humains.

Le modèle leur a permis de prédire et de mesurer les déphasages lorsque les deux horloges étaient synchronisées selon un modèle 1:1 et 1:2, puis regardez comment le bruit du système influence cette synchronisation. Finalement, les chercheurs ont également étudié comment il pourrait être modélisé de manière aléatoire (« stochastiquement »), qui permettrait de mieux capturer ce qui se passe dans les vraies cellules.

La synchronisation s'est également avérée remarquablement robuste contre les changements de température, qui est connu pour affecter l'horloge du cycle cellulaire, changer le rythme des divisions cellulaires. L'équipe a découvert que cette synchronisation du cycle cellulaire circadien est commune à différentes espèces, y compris l'homme, suggérant un mécanisme biologique fondamental derrière cela.

"Cette interaction pourrait jouer un rôle physiologique, " dit Felix Naef. " Cela peut expliquer pourquoi différents tissus du corps ont leurs horloges réglées à des heures légèrement différentes, un peu comme les horloges murales des fuseaux horaires mondiaux dans un aéroport."

Les implications de l'étude sont importantes, et La nature News &Views de 's le décrit comme "un nouveau chapitre dans l'histoire de la façon dont les mécanismes de couplage non linéaire peuvent être d'une importance fondamentale pour notre compréhension des systèmes vivants".