cours 6 chronobiologie Flashcards
rythme :
A) ultradien,
B) circadien
C) infradien
- 24h
- moins de 24h
- plus de 24h
A : 2
B : 1
C : 3
quand on dit que le cycle circadien est 24h : qu’est-ce que l’on calcule?
la période
Il y a 3 rythmes hormonaux chez le mouton :
1- la mélatonine est haute pendant la nuit et basse durant le jour : hormone de préférence avec un cycle de 24 h
2- le plasma TH a un cycle très rapide (minutes)
3- Prolactine : environ 50 semaines entre 2 pics
dire pour chaque situation le cycle approprié.
Cycle circadien
Cycle ultradien
Cycle circannuel
Vrai ou faux
Il n’y a pas d’oscillations de l’activité électrique cérébrale (EEG) lors de différents stades du sommeil
faux
La période change (plus lente) plus on augmente de stage (de l’éveil au stage 4)
vrai ou faux :
Il y a des rythmes lunaires chez des invertébrés marins
vrai
Anémone, étoile de mer, coraux : Rythme environ 1 mois de période
- pic du rythme à la nouvelle lune (anémone, étoile de mer) vs à la pleine lune (coraux)
Vrai ou faux :
l’hibernation est un cycle ultradien
faux, c’est un cycle infradien
Chez l’écureuil, on voit les pics de température (réveils métaboliques) qui se passent de manière précise environ aux 10-11 jours, puis retourne à son hibernation
La température corporelle qui varie(minimum dans la nuit), synthèse de cortisol (maximum au réveil, minium soir), somatotropine, potassium dans l’urine et autres…
quels sont ces types de rythmes?
circadiens
Vrai ou faux : les différents rythmes…
Ils sont de nature endogènes, donc il y a quelque chose en dedans de nous qui mesure le temps
vrai
qui est le premier a apporter le concept de l’horloge?
Carolus Linnaeus avec l’horloge de la fleur.
Quelle est l’Expérience de Jean-Jacques de Mairan (1729)?
Plante : les feuilles se déplient et se replient selon le cycle (jour/nuit).
Il a mis la plante dans un endroit sombre, où il n’y avait plus de jour/nuit.
Il trouve qu’il y a toujours des cycles de dépliement et repliement des feuilles, donc il pense qu’il sent encore la lumière de jour (ce qui est bof vrai)
*Éxpérience qui permet de découvrir que des rythmes ne sont pas influencés par les conditions externes : cycle endogène
Étude des rythmes d’activité locomotrice chez les rongeurs ;
Activation de certaines parties du cerveau pour la motivation/récompense (dans la roue). En calculant de tour de roues, on peut calculer comment l’animal court sur une période de 24h.
Comment se passe l’activité d’une souris 12h obscurité et 12 h de lumière vs en obscurité constante?
Cycle de lumière et obscurité : presque toujours à la même heure.
Si on met l’animal en obscurité constante : animal est actif à une certaine partie de jour et inactif à d’autres (rythme endogène) : la période varie un peu, soit décale petit à petit, car la période de l’animal n’est pas tout à fait 24h. Actif = c’est la nuit subjective
Dans un actogramme… que veut dire
LD
DD
LD = cycle jour/nuit DD = obscurité constante
Dans un actogramme… que veut dire
ZT
CT
ZT : donneur de temps (environnement qui dit leur au cycle circadien)
CT : temps circadien.
Vrai ou faux :
Si on veut voir la période du cycle, on doit mettre l’animal dans des conditions constantes (lumière/obscurité constante)
Vrai :
Si on est en conditions constantes = on ne parle plus de ZT, mais bien de CT
Où sont situés les noyaux suprachiasmatiques (NSC) de l’horloge centrale des mammifères
Au dessus du chiasme optique (chiasme c’est l’endroit où les nerf optiques se croisent)
Vrai ou faux :
Les rythmes d’activité locomotrice en obscurité constante sont perdus après lésion des NSC, mais sont retrouvés après greffe de tissu de NSC (avec la τ du donneur).
vrai :
Au début on a les NSC intacts, puis avec une électrode, on détruit les NSC (plus de cycle ciradiens) = donc essentiels
Après une greffe de NSC d’un autre animal : récupère ses rythmes circadiens (l’animal donneur avait une autre période, donc la période du cycle circadien est maintenant différente que les NSC du hamster au départ!)
NSC = prouve que c’est une horloge centrale
Vrai ou faux :
Il existe des rythmes circadiens de neurones de NSC isolés
Vrai
1 seul neurone = période de 24h!
Signifie qu’on a juste besoin, pour mesurer le temps, d’une seule cellule, donc mécanisme intracellulaire
Quelles sont les caractéristiques conservées, des bactéries aux mammifères? (2)
Oscillation d’ARNm ou de protéines (ou de leur activité)
Boucles d’auto-régulation
Facteurs de transcription avec Clock et Bmal 1 et les protéines PER1/2/3 et CRY1/2 qui contrôlent leur propre régulation.
Chez qui?
les mammifères (souris)
Quand il y a assez d’ARN per1 : les protéines viennent réprimer CLOCK et BMALl 1 ; moins d’activation des gènes. La nuit, il y a diminution de per1/per2 et à la fin de la nuit, il n’y a plus de PER, ARN… On peut alors recommencer le cycle (matin)
Chez la drosophile :
CYCLE est l’homologue de quelle protéine chez la souris?
CYCLE = homologue de BMAL1
Chez la drosophile :
TIM est le partenaire de PER et quand il y en a assez : répresseur de leur propre synthèse, pas expression. qu’est ce qui se passe ensuite?
puis recommence quand le taux de TIM/PER est bas (même principe que chez les mammifère)
Qui ont identifié, en 1971, des mouches mutants avec des rythmes circadiens altérés?
et comment ils ont appelé cette mutation?
Ron Konopka et Seymour Benzer
Mutants period! Mutation de mouches de façon aléatoire et vont chercher des mouches ayant un rythme altérées (arythmiques, courtes périodes ou longues périodes). Ces 3 mutations tombent dans le même gène
Vrai ou faux : Expression du gène per chez des mouches mutantes pour le gène per
L’ARN per chez des mouches avec surexpression de la protéine PER dans les yeux amène une répression de son activité
vrai
Que fait la mutation Per0 ?
abolit cycle circadien : activité du gène per est essentielle pour le rythme
En qu’elle année a été découvert la notion de rétroaction négative chez les gènes de l’horloge?
Les boucles d’autorégulation en 1992:
En 1995, on découvre que 2 protéines coopèrent pour la rétroaction négative chez la drosophile, PER et TIM, et le premier gène de l’horloge est isolé, quel est-il?
CLOCK
Qu’est ce que la structure de CLOCK?
Le gène a un domaine qui lie l’ADN et les protéines (hélice double hélice), un domaine c-terminal qui est riche en glutamine pour l’activation de la transcription
Vrai ou faux
1997: les premiers gènes de l’horloge des mammifères trouvés
vrai
gènes per1 et per2 qui ressemblent à ceux de la drosophiles
Vrai ou faux :
Les gènes Per sont contrôlés par CLOCK et BMAL1
vrai
Clock et bmal 1 sont des facteurs de transcription du gène per1 qui travaillent ensembles
Phénotype circadien de souris KO Bmal1, que se passe-t-il?
Knock out de bmal1 : plus de rythme circadien.
**Pour savoir s’il fonctionne : IL FAUT REGARDER EN CONDITIONS CONSTANTES : PAS regarder la partie LD
Les boucles d’autorégulation en 1998:
la boucle de régulation des mouches est fermée et de nouveaux gènes chez les mammifères sont trouvés.
Qu’elle est la boucle de régulation chez la mouche?
TIM+PER activent CLOCK-CYCLE
quand le niveau d’ARN de PER et TIM est trop élevé, une boucle de rétro activation se passe : répresseur de leur propre synthèse
En quelle année d’autres boucle qui s’ajoutent au mécanisme de base
2000
quelle protéine réprime Bmal1 de façon rythmique?
REV-ERBα
les hamsters mutants tau, ça fait quoi?
mutation de la CKIε (cycle plus de période plus courte, le gène qui code pour la caséine kinase l epsilon est muté : affecte la stabilité)
protéines PER moins stables (et donc, durée d’inhibition de CLOCK/BMAL1 plus courte)
Les rôles des Caséine Kinases Iε/δ dans l’horloge…
Démontré qu’elles sont impliquées dans l’horloge : phosphorylation/stabilité
Les modifications post-traductionelles des protéines de l’horloge ne sont pas nécessaires pour le contrôle de la période des rythmes circadiens.
faux
Tout un spectre de différence dans la préférence jour/nuit
Population : la plupart est à l’intermédiaire, il y a des extremes (troubles de rythmes circadiens)
comment ce spectre de préférence se nomme?
chronotypes
FASPD … veut dire quoi?
Familial Advanced Sleep Phase Disorder
Dans des familles FASPD, des mutations ont été trouvées dans les gènes codant pour PER2 and CKIδ.
Les 3 composantes des horloges circadiennes sont quoi?
Voies d’entrée (signaux de temps) de l’environnement
Horloge circadienne
Voies de sortie: les rythmes circadiens
Il est correct de dire que horloge circadienne = rythme circadien
NON
Le Rythme = on le voit (mesures de l’expression d’un gènes, qui varie jour/nuit). C’est permis par les mécanismes de l’horloge circadienne
Vrai ou faux :
Le décalage horaire amène un rythme de température corporelle de sujets voyageant de Londres à Hong Kong ou Los Angeles qui change.
vrai
Qu’elles sont les 2 façons de décaler les rythmes de l’horloge avec la lumière?
Traitement lumineux ponctuel : décale l’horloge dans un sens ou l’autre
Une avance ou un délai de cycle LD (Fin de nuit = avance des rythmes)
Induction de Per1 par la lumière dans les NSC et décalages de phase comportementaux :
Effets d’une stimulation lumineuse:
nuit subjective:
jour subjectif:
induction de Per1, décalage de phase des rythmes comportementaux
pas d’induction de Per1, pas de décalage de phase des rythmes comportementaux
Cellules photoréceptrices de la rétine des mammifères :
Souris sans cônes ni bâtonnets
Souris KO pour la mélanopsine
Souris KO pour la mélanopsine sans cônes ni bâtonnets
Souris avec ablation sélective des cellules à mélanopsine
Souris sans cônes ni bâtonnets
➡ Horloge décalée par la lumière (mais sensibilité à la lumière réduite)
Souris KO pour la mélanopsine
➡ Horloge décalée par la lumière (mais sensibilité à la lumière réduite)
Souris KO pour la mélanopsine sans cônes ni bâtonnets
➡ Réponse de l’horloge à la lumière
complètement abolie.
Souris avec ablation sélective des cellules à mélanopsine
➡ Réponse de l’horloge à la lumière
complètement abolie (ou presque)
Mélanopsine, c’est quoi?
autre protéine qui reçoit la lumière : knock out = décalage de l’horloge!
Ajustement des NSC par des signaux non photiques, est-ce que c’est possible?
YES
À quoi ça sert des horloges circadiennes?
Prédire que le jour se lève ou se couche = avantage évolutif
Les voies de sorties des NSC sont projetées à plein d’autres régions du cerveau = permet d’autres rythmes
exemple :
Régulation noradrénergique de l’AA-NAT (via récepteurs α1- et β1-adrenergiques): plus de transcription du gène et moins de dégradation de la protéine
(la contribution de ces deux mécanismes varie selon l’espèce)
quel est le lien avec la mélatonine ?
La noradrénaline amène la synthèse de la mélatonine à partir de la sérotonine. 2 étapes métaboliques entre sérotonine et mélatonine : AA-NAT (enzyme limitant dans cette voie métabolique, qui amène des variations de qté de mélatonine). Il y a plus de transmission du gène durant la nuit que le jour : plus de mélatonine dans la nuit
Par quoi est sécrété la mélatonine ?
mélatonine sécrétée par la glande pinéale
haute durant la nuit
Voie de sortie du NSC :
Contrôle circadien de la corticostérone
Glandes surrénales sécrètent plus ou moins de corticostérone
Humain : cortisol haut au réveil (le corps prévoit qu’il aura besoin de cortisol au réveil, donc en fabrique avant le réveil)
Signaux des NSC aux centres de régulation du sommeil :
Contrôlé dans le temps par les NSC aussi :
DMH envoie des signaux rythmiques à des régions de l’hypothalamus qui stimule le sommeil, ou d’autres endroits qui stimulent le réveil.
Pas la seule horloge du corps (NSC : région centrale, mais pas la seule)
Tous les tissus/types cellulaires ont une horloge.
Vrai ou faux :
Il y a des horloges circadiennes dans la plupart des tissus
vrai
Quels sont les signaux entre l’horloge centrale et les horloges périphériques? (3)
signaux humoraux (ex.: cortisol)
signaux neuronaux
signaux systémiques (ex.: rythmes de prise alimentaire, rythmes de température corporelle)
Expérience :
Donne à manger seulement pendant la nuit ou pendant le jour : regarde les niveaux de per1 et per2 dans NSC et foie
il se passe quoi?
NSC :
Quand alimenté de nuit = peu per1 dans la nuit
Alimenté de jour = horloge de per1/per2 pas affectée
Dans le foie :
Nuit = peu de per1 dans le matin, plus haut taux vers 18h
Jour = les bandes de per1 et per2 décalées par 12h! Inverse les rythmes de l’horloge dans le foie (bon exemple de synchroniseur de l’environnement, mais pas relié à la lumière!)
vrai ou faux ;
Clock et bmal 1 = facteurs de transcription qui régulent, actifs ou inactifs selon le moment du jour
REV ERB alpha = répresseur de la transcription qui réprime plus dans le jour et moins pendant la nuit
vrai
Vrai ou faux :
Gènes contrôlés par l’horloge font partie de l’horloge et sont contrôlés de façon rythmique par l’horloge.
FAUX :
gènes de l’horloge ≠ gènes contrôlés par l’horloge
Codent par exemple pour des neuropeptides, des facteurs de transcription, des récepteurs, des canaux ioniques, des enzymes métaboliques, des molécules de signalisation, etc.
Vrai ou faux
Gène rythmique dans un tissu peut ne pas l’être du tout dans un autre tissu
vrai
on voit que moins de 10% des gènes sont rythmiques à la fois dans le NSC et dans le foie en même temps. Ils sont organisés par quoi?
Organisés par la phase d’expression, selon le moment de la journée
La plupart des ccg des NSC et du foie sont distincts.
vrai ou faux.
Dans tous les tissus du corps (gènes totaux) : on arriverait à la conclusion qu’il y a plus de 90% des gènes qui sont rythmiques
faux : 50%
Diabète chez les souris
Dans les ilots pancréatiques ;
Détruit l’hologe (knock out) dans le pancréas
Horloge dans le pancréas est essentiel pour avoir un mécanisme du glucose normal. Quand il y a une horloge, ça fait quoi?
insuline augmente quand on injecte du glucose, dasn les knock out = pas de réponse de régulation pour l’insuline!
une souris sans horloge dans le pancréas a un phénotype diabétique
Vrai ou faux :
Des horloges faites de constituantes différentes: au moins quelques origines évolutives indépendantes pour les horloges circadiennes!
vrai
Au cours de l’Évolution , le mécanisme de l’horloge a été mis en place indépendamment (importance)
Est-ce qu’il est possible de, sans expression de gènes,
avec juste 4 composantes dans un tube, d’observer des évènements de phosphorylation vs déphosphorylation (qui a un rythme circadien)
Oui
Trois protéines pour une horloge + ATP
Décodage de l’information de durée du jour: les gènes Per et la mélatonine:
Implication de l’horloge circadienne qui détecte la longueur du jour pour un rythme annuel :
- Longues journées comme l’été = ?
- Courtes journées comme la nuit = ?
- signal au NSC : mélatonine juste pendant la nuit
- mélatonine sur une plus longue période de temps
Rythme annuel
Décodé par des cellules qui codent la longueur de sécrétion de mélatonine = amène une régulation pendant la saison
