Une étude explique pourquoi l'asthme, les crises cardiaques et d'autres maladies surviennent souvent tôt le matin

Des chercheurs du laboratoire du professeur Gad Asher à l'Institut Weizmann des Sciences ont fait une découverte majeure: un composant clé des rythmes circadiens, une protéine appelée BMAL1, régule la réponse de l'organisme au manque d'oxygène. Ces résultats, publiés dans Cell Metabolism, contribuent à expliquer pourquoi de nombreuses affections dues à un manque d'oxygène dépendent du temps.

Le rôle des rythmes circadiens et du manque d'oxygène

Les rythmes circadiens sont un mécanisme moléculaire interne qui fonctionne 24 heures sur 24 et régule les processus cellulaires. La protéine BMAL1, appelée « horloge » cellulaire, interagit avec une autre protéine clé, HIF-1α, activée en cas de manque d'oxygène.

• HIF-1α: À des niveaux d'oxygène normaux, cette protéine est rapidement détruite. Cependant, en cas de déficit, HIF-1α stabilise, accumule et active les gènes qui contribuent à l'adaptation à l'hypoxie.
• BMAL1: Des recherches ont montré que cette protéine circadienne améliore non seulement la fonction HIF-1α, mais joue également un rôle indépendant dans la réponse de l'organisme à la carence en oxygène.

Expérience avec des souris

Pour étudier la relation entre les rythmes circadiens et la réponse à l’hypoxie, les chercheurs ont créé trois groupes de souris génétiquement modifiées:

1. HIF-1α n’a pas été produit dans le tissu hépatique.
2. N'a pas produit BMAL1.
3. Les deux protéines n’ont pas été produites.

Résultats:

• Lorsque les niveaux d’oxygène ont chuté, l’absence de BMAL1 a empêché l’accumulation de HIF-1α, ce qui a altéré la réponse génétique à l’hypoxie.
• Les souris dépourvues de ces deux protéines présentaient de faibles taux de survie selon l’heure de la journée, la mortalité étant particulièrement élevée la nuit.

Conclusions: BMAL1 et HIF-1α jouent un rôle clé dans la protection de l'organisme contre l'hypoxie, et les rythmes circadiens sont directement liés à la réponse de l'organisme à la carence en oxygène.

Pathologie hépatique et lien avec les poumons

Chez des souris dépourvues de ces deux protéines dans leur foie, les chercheurs ont constaté de faibles niveaux d’oxygène dans le sang avant même l’exposition à l’hypoxie, ce qui laisse penser que les décès étaient liés à une altération de la fonction pulmonaire.

• Ces souris ont développé un syndrome hépatopulmonaire, une maladie dans laquelle les vaisseaux sanguins des poumons se dilatent, augmentant le flux sanguin mais réduisant l’efficacité de l’absorption d’oxygène.
• L’analyse a montré une augmentation de la production d’oxyde nitrique dans les poumons, ce qui a augmenté la vasodilatation (élargissement des vaisseaux sanguins).

Importance de l'étude

1. Chronobiologie de la maladie: les résultats expliquent pourquoi l'état des patients souffrant d'hypoxie ou de maladies telles que l'asthme ou les crises cardiaques s'aggrave à certains moments de la journée.
2. Modèles de maladies: les souris dépourvues de HIF-1α et de BMAL1 sont devenues le premier modèle génétique à étudier le syndrome hépatopulmonaire, ouvrant de nouvelles voies de traitement.
3. Perspectives de traitement: L’étude suggère que les médicaments ciblés qui régulent les protéines impliquées dans la communication foie-poumons pourraient être une nouvelle option de traitement.

« Nous commençons tout juste à comprendre les mécanismes complexes qui relient les rythmes circadiens, l'hypoxie et les interactions entre organes », a déclaré le professeur Asher. « Ces découvertes pourraient ouvrir la voie à de nouveaux traitements pour les maladies associées au manque d'oxygène. »