Les hormones thyroïdiennes au coeur de l'intégration des saisons par le cerveau

Publié par Isabelle le 19/08/2020 à 13:00
Source: CNRS INSB

© Clarisse Quignon & Valerie Simonneaux
Les fonctions biologiques saisonnières sont synchronisées avec l'environnement par les variations photopériodiques de la sécrétion nocturne de mélatonine. Cependant, les mécanismes impliqués dans l'intégration de ce message (La théorie de l'information fut mise au point pour déterminer mathématiquement le taux d’information transmis dans la communication d’un message par un canal de communication, notamment...) ne sont pas encore bien caractérisés. L'étude, publiée dans la revue FASEB journal, démontre que la mélatonine (La mélatonine, souvent dénommée hormone du sommeil, est surtout connue comme étant l'hormone centrale de régulation des rythmes chronobiologiques, et d'un...) agit via des récepteurs TRα aux hormones thyroïdiennes pour réguler l'expression du RFRP3, un neuropeptide essentiel pour synchroniser la reproduction (La Reproduction. Eléments pour une théorie du système d'enseignement est un ouvrage de sociologie co-écrit par Pierre Bourdieu et Jean-Claude Passeron paru en 1970 aux éditions de Minuit.) saisonnière.

La mélatonine est un calendrier (Un calendrier est un système de repérage des dates en fonction du temps. Ces systèmes ont été inventés par les hommes pour mesurer, diviser et...) hormonal qui permet aux mammifères d'adapter leurs fonctions biologiques aux cycles des saisons. Ainsi l'allongement de la production nocturne de mélatonine par la glande pinéale (La glande pinéale ou épiphyse est une petite glande endocrine conique, médiane, attachée à la partie postérieure du troisième ventricule, située dans le cerveau. Elle sécrète la...) informe l'organisme de l'arrivée de l'hiver (L'hiver est une des quatre saisons des zones tempérées.), tandis que sa réduction informe de l'arrivée de l'été. A partir des années 1960, des expériences de lésion de la glande pinéale ou d'administration de mélatonine exogène ont démontré que ces changements annuels de la production de mélatonine synchronisent de nombreuses fonctions biologiques avec les saisons, notamment la reproduction, l'activité (Le terme d'activité peut désigner une profession.) métabolique, le système immunitaire (Le système immunitaire d'un organisme est un ensemble coordonné d'éléments de reconnaissance et de défense qui discrimine le « soi » du...), l'hibernation (L’hibernation est un état d’hypothermie régulée, durant plusieurs jours ou semaines qui permet aux animaux de conserver leur énergie pendant l’hiver. Durant l’hibernation les animaux...), etc. La découverte des récepteurs de la mélatonine a ensuite aidé à comprendre les mécanismes d'action de cette hormone (Une hormone est un messager chimique véhiculé par le système circulatoire qui agit à distance de son site de production par fixation sur des récepteurs...). Ainsi la mélatonine se fixe sur la pars tuberalis de l'hypophyse pour réguler la synthèse de thyrotropine qui agit ensuite sur les tanycytes, des cellules gliales de l'hypothalamus, pour convertir la thyroxine (T4) en triiodothyronine bioactive (T3). Même s'il est maintenant établi que les modifications intra-hypothalamique de T3 synchronisent les fonctions reproductrices et métaboliques avec les saisons, les sites d'action de la T3 sont inconnues.

Les scientifiques ont utilisé différents modèles de souris (Le terme souris est un nom vernaculaire ambigu qui peut désigner, pour les francophones, avant tout l’espèce commune Mus musculus, connue aussi comme animal de compagnie ou de laboratoire, mais aussi de nombreuses espèces...) génétiquement modifiées pour le récepteur Tra afin d'identifier les types cellulaires régulés par les variations saisonnières de T3. Ils ont particulièrement examiné la réponse d'une population de neurones hypothalamiques produisant le neuropeptide RFRP3, considéré comme un élément central de la régulation (Le terme de régulation renvoie dans son sens concret à une discipline technique, qui se rattache au plan scientifique à l'automatique.) de la reproduction saisonnière. Ils ont observé que la mutation globale de Tra supprime l'effet inhibiteur de la mélatonine sur l'expression du RFRP3 alors que si la mutation de Tra est restreinte aux neurones, la mélatonine conserve sa capacité à réguler les neurones à RFRP3. Conformément à ces observations (L’observation est l’action de suivi attentif des phénomènes, sans volonté de les modifier, à l’aide de moyens d’enquête et d’étude appropriés. Le plaisir...), les auteurs ont ensuite montré que les TRα sont principalement localisés sur les tanycytes, et non dans les neurones à RFRP3. Ainsi, ce travail établit que les hormones thyroïdiennes produites dans l'hypothalamus sous le contrôle (Le mot contrôle peut avoir plusieurs sens. Il peut être employé comme synonyme d'examen, de vérification et de maîtrise.) de la mélatonine régulent la synthèse de RFRP3 par une action non neuronale, possiblement tanycytaire, via leurs récepteurs TRα.


Modèle hypothétique de la régulation mélatonine-dépendante de RFRP-3 dans l'hypothalamus par les récepteurs TRα tanycytaires. Le signal photopériodique véhiculé par la mélatonine est détecté par les récepteurs à la mélatonine situés sur les cellules thyréotropes de la pars tuberalis (PT) et régule (Les régules sont des alliages d'étain ou de plomb et d'antimoine.) la production de thyréostimuline (TSH). En photopériode longue (été), la forte production de TSH en réponse au pic court de mélatonine nocturne active ses récepteurs localisés sur les tanycytes, des cellules épendymales tapissant la paroi du 3ème ventricule (3V), résultant en une augmentation de l'expression de la diodinase 2 (Dio2). Dio2 convertit la T4 en T3, la forme active des hormones thyroïdiennes et régule ainsi les concentrations de cette dernière dans l'hypothalamus médiobasal. Il est proposé que la T3 locale régule les neurones à (Ard)-(Phe)-related-peptide-3 (RFRP-3) de l'hypothalamus doso- et ventro-médian (DMH/VMH) par le biais de récepteurs TRα tanycytaires, avec une diminution notable du nombre (La notion de nombre en linguistique est traitée à l’article « Nombre grammatical ».) de ces neurones en photopériode courte (hiver) lorsque l'activité T3-TRα est faible.
© Clarisse Quignon & Valerie Simonneaux.


Pour en savoir plus:
Thyroid hormone receptors are required for melatonin-dependent control of Rfrp gene expression in mice.
Quignon C, Beymer M, Gauthier K, Gauer F, Simonneaux V.
The FASEB journal, 10 August 2020. https://doi.org/10.1096/fj.202000961R

Laboratoire:
Institut des Neurosciences (Les neurosciences correspondent à l'ensemble de toutes les disciplines biologiques et médicales qui étudient tous les aspects, tant normaux que...) Cellulaires et Intégratives (INCI) - (CNRS)
8, allée du Général Rouvillois, 67000 Strasbourg.

Contact:
Valérie Simonneaux - Directrice de recherche (La recherche scientifique désigne en premier lieu l’ensemble des actions entreprises en vue de produire et de développer les connaissances scientifiques. Par extension...) CNRS (Le Centre national de la recherche scientifique, plus connu sous son sigle CNRS, est le plus grand organisme de recherche scientifique public français (EPST).) à l'Institut des Neurosciences Cellulaires et Intégratives (INCI)
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