Ce sont trois américains, Jeffrey C. Hall, Michael Rosbash et Michael W. Young, qui ont remporté le Prix Nobel de médecine 2017 pour leurs découvertes quant aux mécanismes qui contrôlent les réponses circadiennes de l’organisme à la lumière et dans l’obscurité.
Hall est né à New York et Rosbash à Kansas City, et ils étaient tous deux à l’Université Brandeis lorsqu’ils ont commencé le travail qui aura fini par leur offrir un prix Nobel. Hall est à présent affilié à l’Université de Maine. Quant à Michael W. Young, il est né à Miami en Floride, et a effectué son parcours scientifique à l’Université Rockefeller.
BREAKING NEWS The 2017 #NobelPrize in Physiology or Medicine has been awarded to Jeffrey C. Hall, Michael Rosbash and Michael W. Young. pic.twitter.com/lbwrastcDN
— The Nobel Prize (@NobelPrize) 2 octobre 2017
En annonçant le gagnant à Stockholm (Suède) lundi dernier, le comité du prix a déclaré que les scientifiques ont réussi à expliquer le fonctionnement d’une véritable « horloge interne » de la vie et comment elle peut fluctuer pour optimiser notre comportement et notre physiologie. « Leurs découvertes expliquent comment les plantes, les animaux et les humains adaptent leur rythme biologique de sorte qu’il soit synchronisé avec les révolutions de la Terre », a expliqué le comité.
C’est en travaillant avec des mouches des fruits que les scientifiques ont pu isoler le gène responsable d’une protéine qui s’accumule durant la nuit, mais qui se dégrade au cours de la journée. Les désynchronisations de cette horloge interne peuvent jouer un rôle dans les diverses maladies et autres troubles médicaux, et également favoriser la désorientation temporaire du décalage horaire que les voyageurs éprouvent lorsqu’ils changent de fuseaux horaires. « Le système circadien enroule ses tentacules autour de tout », a déclaré Rosbash, un enquêteur de l’Institut médical Howard Hughes dans le Bulletin HHMI, en 2014.
Selon les scientifiques, ce même phénomène se produit également chez les plantes, y compris les principales cultures vivrières, et semble être lié à « la susceptibilité à la maladie, le taux de croissance et la taille des fruits », a déclaré Young au début de la recherche, lorsque de nombreux scientifiques pensaient que leur travail concernait uniquement un sous-ensemble du domaine de la neuroscience.
Mais les scientifiques ont réussi à expliquer que le cerveau peut avoir une seule horloge centrale contrôlant les cycles que nous avons observés, tels que l’augmentation et la baisse de notre température corporelle ainsi que de la tension artérielle, tout au long de la journée.
À présent, nous savons que chaque être vivant, y compris ceux qui ne possèdent pas de cerveau, peuvent avoir de nombreuses horloges différentes. « Nous avons appris que nous sommes réellement des organismes rythmés », a déclaré Young. « Il est difficile de trouver une cellule qui ne fluctue pas en réponse à ces horloges », a continué Young.
Our biological clock helps to regulate sleep patterns, feeding behavior, hormone release and blood pressure #NobelPrize pic.twitter.com/NgL7761AFE
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Les premiers travaux du trio ont eu lieu en 1984, lorsque Hall et Rosbash travaillaient ensemble à l’Université Brandeis, et Young à l’Université Rockefeller. Il s’agissait d’isoler un gène contrôlant le rythme circadien des mouches à fruits. Hall et Rosbash ont ensuite démontré que le taux de protéine codée par ce gène changeait lors d’un cycle de 24 heures, en variant durant la journée et la nuit. Ils ont ensuite supposé que cette même protéine bloquait l’activité du gène de « l’horloge biologique » en question.
Mais pour avoir cet effet, la protéine doit atteindre le matériel génétique dans le noyau de la cellule et personne ne comprenait ce qui se passait réellement, jusqu’à ce que Young, en 1994, découvre qu’un deuxième gène de type horloge biologique existe. Le scientifique a démontré que lorsque la protéine encodée était liée à la protéine générée par le gène de l’horloge biologique, elle pouvait alors sans autre entrer dans le noyau de la cellule. Il a également identifié un troisième gène, qui lui, contrôle la fréquence des oscillations sur une période de 24 heures.
Erin O’Shea, président de l’Institut médical Howard Hughes, a déclaré que certaines populations ont observé durant des siècles que les plantes et les animaux modifiaient leur comportement en synchronisation avec la lumière, dans l’environnement naturel.
Ce que Hall, Rosebush et Young ont compris, est comment cela se produit : « Les gènes constituent la mécanique par laquelle les organismes peuvent suivre le temps et cela leur permet de coordonner leur comportement, leur cycle de sommeil et de réveil, avec les changements dans le cycle lumière-obscurité », a déclaré O’Shea.
Les chercheurs dans le domaine de la biologie circadienne (domaine également appelé « chronobiologie »), ont déclaré lundi que le travail des scientifiques a eu une influence majeure sur leur travail concernant la santé humaine ainsi que dans le domaine de la médecine au sens large.
La maladie d’Alzheimer, la dépression, le trouble déficitaire de l’attention/hyperactivité, les maladies cardiaques, l’obésité et le diabète ainsi que d’autres problèmes métaboliques sont parmi les nombreuses maladies qui semblent être liées aux rythmes circadiens.
Un chercheur de l’Université de Yale (États-Unis), Erol Fikrig, étudie si le moment où un insecte nous pique influe sur notre capacité à lutter contre des maladies comme la dengue ou la maladie de Lyme. Ce dernier a expliqué que notre système immunitaire est également « influencé par le rythme circadien, qui peut altérer notre capacité à combattre les infections ».
Young a déclaré que l’un des sujets d’étude les plus importants établis dans leur travail, concerne ce qui se passe lorsque l’horloge fonctionne trop vite ou au contraire, trop lentement. Récemment, des scientifiques ont découvert qu’un pour cent des êtres humains à travers le monde possèdent une mutation dans ces gènes, associée à un sommeil retardé (ou à un manque de sommeil).
Young a expliqué que beaucoup de ces personnes s’interrogent sur d’éventuelles solutions à leur sommeil perturbé, et cette nouvelle étude fournit des éléments concrets sur lesquels travailler. « C’est une information à très grand potentiel, qui peut à l’avenir grandement contribuer au développement de nouvelles thérapies », a-t-il déclaré.
Ce dernier a également expliqué qu’il existait d’autres recherches prometteuses, principalement concernant les animaux, qui soutiennent l’hypothèse selon laquelle le maintien d’un calendrier plus régulier (y compris concernant les repas quotidiens), pouvait contribuer à la longévité d’un être vivant. « Il se pourrait que cela mène les gens à faire ce qu’ils faisaient avant qu’il n’y ait des réfrigérateurs et les éclairages électriques », affirme-t-il.
Il n’y a probablement pas grand monde qui a misé sur les chercheurs qui ont remporté ce Prix Nobel cette année, car il est très difficile de spéculer dans le domaine médicamenteux. En réalité, lors d’une conférence de presse au cours de laquelle les prix ont été annoncés, un membre du Nobel Assembly à l’Institut Karolinska, a déclaré que lorsque Rosbash a été informé qu’il avait reçu le prix, sa réponse avait été : « Vous vous moquez de moi ! ».
Durant les dernières années, le Prix Nobel de médecine a été décerné dans un vaste éventail de travaux en biologie humaine, tels que : un scientifique japonais qui a découvert un mécanisme clé dans le système de défense de notre corps, qui consiste à recycler certaines parties des cellules et qui joue un rôle important dans la recherche contre le cancer ; un trio de chercheurs ayant travaillé sur des traitements contre la cécité des rivières et le paludisme ; ainsi que des chercheurs qui ont déchiffré le « GPS » du cerveau, qui nous permet de nous orienter dans l’espace.
Les prix restants seront annoncés dans le courant de la semaine.