Comment les changements de la durée du jour modifient le cerveau et le comportement ultérieur
Les chercheurs mettent en lumière le rôle des neurones clés, qui modifient leur fonction en fonction des changements saisonniers d'exposition à la lumière.
Les changements saisonniers de la lumière - des jours plus longs en été, plus courts en hiver - sont depuis longtemps associés aux comportements humains, affectant tout, du sommeil et des habitudes alimentaires à l'activité cérébrale et hormonale. Le trouble affectif saisonnier (TAS) en est un excellent exemple : Il s'agit d'un type de dépression lié à une exposition réduite à la lumière naturelle du soleil, qui survient généralement pendant les mois d'hiver et plus souvent à des latitudes élevées, lorsque les heures de lumière du jour sont les plus courtes.
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Dans ce schéma, la lumière du soleil envoie des signaux neuronaux dans le noyau suprachiasmatique, l'horloge maîtresse du cerveau, qui coordonne à son tour les horloges biologiques régulant les fonctions de l'ensemble du corps et les comportements qui en découlent.
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La luminothérapie s'est avérée être un remède efficace pour traiter la dépression saisonnière, ainsi que des maladies telles que la dépression majeure non saisonnière, la dépression post-partum et le trouble bipolaire, mais la façon dont les changements saisonniers de la longueur du jour et de l'exposition à la lumière affectent et modifient le cerveau au niveau des cellules et des circuits a laissé les scientifiques dans l'ignorance.
Dans une nouvelle étude, publiée le 2 septembre 2022 dans Science Advances, des chercheurs de la faculté de médecine de l'université de Californie à San Diego ont utilisé un modèle de souris pour mettre en lumière un processus dans lequel les neurones affectés modifient l'expression des neurotransmetteurs en réponse à des stimuli liés à la longueur du jour, déclenchant ainsi des changements comportementaux connexes.
Les travaux ont été menés par l'auteur principal de l'étude, Davide Dulcis, PhD, professeur associé au département de psychiatrie de la faculté de médecine de l'UC San Diego et membre du Center for Circadian Biology de l'UC San Diego.
Dans l'hypothalamus du cerveau humain se trouve une petite structure appelée noyau suprachiasmatique (NSC), composée d'environ 20 000 neurones. (Le cerveau humain moyen contient environ 86 milliards de neurones et 85 milliards de cellules non neuronales).
Le SCN est le chronométreur de l'organisme et régule la plupart des rythmes circadiens, c'est-à-dire les changements physiques, mentaux et comportementaux qui suivent un cycle de 24 heures et affectent tout, du métabolisme à la température corporelle en passant par le moment où les hormones sont libérées. Le SCN fonctionne sur la base des données fournies par les cellules photosensibles spécialisées de la rétine, qui communiquent à notre organisme les changements de lumière et de durée du jour.
Dans la nouvelle étude, M. Dulcis et ses collègues décrivent comment les neurones du SCN se coordonnent les uns avec les autres pour s'adapter à différentes durées de lumière du jour, en changeant au niveau des cellules et du réseau. Plus précisément, ils ont constaté que chez les souris, dont le cerveau fonctionne de manière similaire à celui des humains, les neurones ont changé de composition et d'expression de neurotransmetteurs clés qui, à leur tour, ont modifié l'activité cérébrale et les comportements quotidiens ultérieurs.
Il a également été démontré que les changements saisonniers de l'exposition à la lumière modifient le nombre de neurones exprimant des neurotransmetteurs dans le noyau paraventriculaire (PVN), une région du cerveau qui joue un rôle essentiel dans le contrôle du stress, du métabolisme, de la croissance, de la reproduction, du système immunitaire et d'autres fonctions autonomes.
"Le résultat le plus impressionnant de cette étude est que nous avons découvert comment manipuler artificiellement l'activité de neurones spécifiques du noyau paraventulaire (SCN) et réussir à induire l'expression de la dopamine dans le réseau PVN hypothalamique", a déclaré M. Dulcis.
"Nous avons révélé de nouvelles adaptations moléculaires du réseau SCN-PVN en réponse à la longueur du jour dans l'ajustement de la fonction hypothalamique et du comportement quotidien", a ajouté la première auteure Alexandra Porcu, PhD, membre du laboratoire de Dulcis. "La commutation multisynaptique des neurotransmetteurs que nous avons montrée dans cette étude pourrait fournir le lien anatomique/fonctionnel médiant les changements saisonniers de l'humeur et les effets de la luminothérapie."
Les auteurs suggèrent que leurs résultats fournissent un nouveau mécanisme expliquant comment le cerveau s'adapte aux changements saisonniers de l'exposition à la lumière. Et comme l'adaptation se produit au sein de neurones exclusivement situés dans le SCN, ce dernier représente une cible prometteuse pour de nouveaux traitements des troubles associés aux changements saisonniers d'exposition à la lumière.
Note: Cet article a été traduit à l'aide d'un système informatique sans intervention humaine. LUMITOS propose ces traductions automatiques pour présenter un plus large éventail d'actualités. Comme cet article a été traduit avec traduction automatique, il est possible qu'il contienne des erreurs de vocabulaire, de syntaxe ou de grammaire. L'article original dans Anglais peut être trouvé ici.
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