Au cours du développement fœtal, avant que l’horloge biologique ne commence à tourner toute seule, les gènes de l’horloge en développement du fœtus réagissent au comportement rythmique de la mère, selon une nouvelle étude publiée le 24 mai dans la revue en libre accès PLOS Biologie par Alena Sumová et ses collègues de l’Académie tchèque des sciences de Prague. Les résultats contribuent à notre compréhension du développement de l’horloge interne et peuvent avoir des implications pour le traitement des bébés prématurés.
Les noyaux suprachiasmatiques (SCN), structures de l’hypothalamus, sont les maîtres chronométreurs du corps. L’activité rythmique des gènes dans les cellules SCN régit à son tour l’activité de nombreux autres gènes à la fois localement et ailleurs dans le corps, influençant finalement une grande variété de comportements rythmiques circadiens, y compris l’alimentation et le sommeil. Mais cette activité rythmique des gènes commence sérieusement relativement tard dans le développement fœtal, ce qui soulève la question de savoir si les influences maternelles entraînent l’activité des gènes dans le SCN avant la naissance.
Pour explorer cette question, les auteurs ont comparé le modèle d’activité génique dans le tissu SCN de fœtus se développant chez des rats gravides gardés dans l’obscurité, dans deux ensembles de conditions. Les rats témoins avaient des SCN intacts et un libre accès à la nourriture, tandis que les rats lésés avaient leurs SCN perturbés mais leur accès à la nourriture était limité à huit heures par jour, pour imposer un rythme circadien dans leur activité que leurs SCN ne pouvaient plus supporter.
Ils ont découvert que, dans les SCN des deux ensembles de fœtus, il y avait un très petit ensemble de gènes dont le schéma de synchronisation différait entre les deux groupes, et un ensemble beaucoup plus large dont l’activité oscillait en synchronisation les uns avec les autres. Bon nombre de ces derniers gènes pourraient être attribués à deux processus majeurs – le développement neuronal et la fonction neuronale, reflétant probablement dans le premier cas le développement en cours du SCN alors qu’il se connecte pour une fonction mature, et dans le second cas la première manifestation de ce une fonction.
« Nos données révèlent que dans le développement des noyaux suprachiasmatiques fœtaux, les stimuli maternels peuvent se substituer à un réseau intercellulaire absent de synapses et conduire les rythmes de population cellulaire avant que l’horloge SCN ne mûrisse complètement », a déclaré Sumová. Parce que les rats utilisés dans ces expériences ont une période de gestation d’environ 21 jours et que les fœtus ont été examinés à 19 jours, ces résultats peuvent avoir des implications pour les bébés humains prématurés, a-t-elle ajouté.
« L’ampleur et la spécificité inattendues de la réactivité des cellules SCN aux signaux maternels soulignent l’importance d’un système circadien maternel sain pendant la grossesse et soulignent l’impact potentiel de l’absence de tels signaux chez les enfants nés prématurément. »
Sumová ajoute que leur « étude révèle que des signaux maternels distincts contrôlent rythmiquement une variété de processus neuronaux dans les noyaux suprachiasmatiques du fœtus de rat avant qu’ils ne commencent à fonctionner comme l’horloge circadienne centrale. Les résultats indiquent l’importance d’une horloge biologique maternelle qui fonctionne bien pour fournir environnement rythmique pendant le développement du cerveau fœtal.
PLoS Biologie (2022). DOI : 10.1371/journal.pbio.3001637