Horloges circadiennes et métabolisme chez les rongeurs

Circadian clocks and energy metabolism in rodents

Équipe « Régulation des horloges circadiennes », Institut des Neurosciences Cellulaires et Intégratives, CNRS UPR3212, Université de Strasbourg, 5 rue Blaise Pascal, 67000 Strasbourg, France

Auteur correspondant : Etienne Challet, challet@inci-cnrs.unistra.fr

Reçu : 11 Décembre 2014

Résumé

La rythmicité circadienne est une composante importante des processus physiologiques qui leur confère une organisation temporelle sur 24 h et un ajustement aux variations cycliques de l’environnement. Les rythmes circadiens sont contrôlés par un réseau d’horloges endogènes, comprenant l’horloge principale dans les noyaux suprachiasmatiques de l’hypothalamus et de nombreuses horloges secondaires dans le cerveau et les tissus périphériques. Tous les aspects du métabolisme énergétique, de la prise alimentaire aux voies de signalisation intracellulaire, sont fortement influencés par la rythmicité circadienne. De plus, l’horaire des repas est un synchroniseur (donneur de temps) efficace pour mettre à l’heure les horloges périphériques, alors que l’horloge suprachiasmatique est synchronisée par la lumière ambiante. Dans certaines conditions nutritionnelles (régimes hypo- ou hypercaloriques), des facteurs métaboliques restant à identifier modulent le fonctionnement de l’horloge suprachiasmatique. Les modèles animaux d’obésité et de diabète montrent des altérations circadiennes. Inversement, lorsque la rythmicité circadienne est perturbée, soit à cause d’horloges circadiennes génétiquement défectueuses, soit à cause d’une désynchronisation circadienne (exposition chronique à la lumière ou repas répétés à des heures inhabituelles du cycle), les métabolismes des lipides et du glucose sont dérégulés. L’impact métabolique de la désynchronisation circadienne justifie le développement de stratégies préventives ou thérapeutiques qui pourraient s’appuyer, entre autres, sur des interventions diététiques basées sur l’horaire des repas et leur composition.

Abstract

Circadian rhythmicity is an important component of physiological processes which provides them with a 24-hour temporal organization and adjustment to cyclical changes in the environment. Circadian rhythms are controlled by a network of endogenous clocks, comprising the main clock in the suprachiasmatic nuclei of the hypothalamus and many secondary clocks in the brain and peripheral tissues. All aspects of energy metabolism, from food intake to intracellular signaling pathways, are strongly influenced by circadian rhythmicity. In turn, meal timing is an efficient synchronizer (time-giver) to set the phase of the peripheral clocks, while the suprachiasmatic clock is synchronized by ambient light. In certain nutritional conditions (i.e., low- or high-calory diets), metabolic factors remaining to be identified modulate the functioning of the suprachiasmatic clock. Animal models of obesity and diabetes show circadian alterations. Conversely, when circadian rhythmicity is disturbed, either due to genetically defective circadian clocks, or to circadian desynchronization (chronic light exposure or repeated meals at odd times of the cycle), lipid and glucose metabolism is deregulated. The metabolic impact of circadian desynchronization justifies the development of preventive or therapeutic strategies that could rely, among others, on dietary interventions combining timed meals and specific composition.