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Comment le noyau de Suprachiasmatic (SCN) règle-t-il le rythme circadien ?

Les rythmes circadiens sont les cycles biologiques dans les organismes qui leur permettent de régler leur physiologie et comportement pour anticiper et s'adapter aux changements de l'environnement extérieur. Des rythmes circadiens sont mis à jour à l'aide des horloges circadiennes, l'horloge circadienne principale dans les mammifères est le noyau suprachiasmatic (SCN).

Neuroanatomie du noyau de Suprachiasmatic (SCN)

Le SCN est situé dans la région antérieure de l'hypothalamus, et contient approximativement 20.000 neurones. Le SCN peut être divisé en deux parties principales selon l'expression de neuropeptide.

Le faisceau de `' du SCN est principalement composé du peptide intestinal vasoactif (VIP) exprimant des cellules. Le faisceau reçoit principalement l'entrée de la rétine et d'autres régions du cerveau.

D'autre part, la shell de `' dedans a principalement comporté de l'arginine vasopressine (AVP) exprimant des cellules. La shell reçoit des entrées principalement du cortex, du cerveau antérieur basique, et de l'hypothalamus. Le SCN envoie des sorties aux parties variées du cerveau telles que les endroits médiaux de l'hypothalamus et du thalamus.

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Crédit d'image : medias médicaux de lila

Entrées au SCN

Le SCN reçoit deux types d'entrée : photic et non-photic. L'entrée photic vient des cellules ganglionnaires rétiniennes intrinsèquement photosensibles (ipRGCs), qui projettent par la région retino-thalamique par l'intermédiaire des synapses glutamatergic aux neurones dans le SCN. Ceci aide à synchroniser l'horloge circadienne.

L'exposition à la lumière peut modifier le rythme circadien, qui est mentionné pendant qu'un « déphasage ». Les déphasages peuvent perturber les réactions normales au rythme circadien ; par exemple, l'exposition à allumer au cours de la nuit affectera des configurations de sommeil par l'intermédiaire d'un déphasage.

L'entrée non-photic au SCN vient d'autres régions du cerveau et des aides pour moduler le rythme circadien. Les SCN contiennent les récepteurs variés de la sérotonine (5-HT). l'entrée 5-HT du raphe de mésencéphale aide à moduler la réaction de SCN à la lumière en réglant des déphasages.

Le noyau d'intergeniculate (IGL) contient le neuropeptide Y (NPY) exprimant des neurones, ainsi que l'acide aminobutyrique gamma (GABA) exprimant des neurones. L'IGL projette au SCN par l'intermédiaire de la piste geniculo-hypothalamique, et induit des déphasages au cours de la journée. La stimulation du noyau médial de raphe et du noyau dorsal de raphe augmente le teneur de sérotonine dans le SCN et l'IGL, respectivement.

Rétablissement de SCN et contrôle du rythme circadien

Le rythme circadien produit par le SCN se fonde sur le contrôle par retour de l'information négatif retardé dans une boucle de contre-réaction transcriptionnelle de faisceau. Les dimères CLOCK/BMAL1 agissent aux régions de promoteur d'E-cadre dans le chromosome d'introduire la transcription des régulateurs variés du rythme circadien (gènes d'horloge), comme les gènes variés de période (SELON) et (CRY) de Cryptochrome. Ceci a comme conséquence des protéines d'une augmentation de SELON et de CRI.

Après un délai les dimères de PER/CRY accumulent et commencent à empêcher la transcription de leurs propres gènes. SELON et le CRI sont également dégradés par des composés de ligase d'ubiquitine. Ces modifications ont comme conséquence la diminution de SELON et PLEURENT, par conséquent abaissant l'inhibition de leur transcription ainsi un cycle neuf commencera éventuellement.

SELON est simultanément impliqué dans une boucle de réaction positive, dans laquelle le REV-ERBα agit aux régions de promoteur de RORE d'empêcher la transcription de BMAL. SELON des grippages au REV-ERBα qui permet à BMAL d'être transcrit, de ce fait tenant compte pour que plus SELON et le CRI soit transcrit.

La région de promoteur d'E-cadre est également responsable de la transcription des gènes d'horloge-control (CCG) et les boucles de contre-réaction discutées sont responsables du cycle de 24 heures pour l'expression de CCG. Aspects variés de contrôle de CCGs d'homéostasie et du cycle cellulaire.

Tous les neurones dans le SCN oscillent avec différentes phases, les sorties de cartel de cellules pour donner un rythme, qui est connu comme réseau de multi-oscillateur de SCN. Les cellules de VIP règlent la phase provoquée par la lumière remettant à l'état initial dans le SCN et fournissent un signe de couplage pour des oscillateurs de SCN. Ceci aide à stabiliser et synchroniser des rythmes entre différents neurones de SCN. Le GABA signalant également aide à synchroniser différents neurones de SCN.

Effets du rythme circadien sur le fuselage

Le rythme circadien est donné du SCN à d'autres parties du cerveau. Celles-ci les signes en aval agissent sur le système neuroendocrine ou les neurones moteurs pré-autonomes de l'hypothalamus, tenant compte d'une multitude de réactions physiologiques pour se produire.

Le SCN projette au presse-étoupe pinéal d'affecter la sécrétion de mélatonine, qui peut être réalisée par les actions du VIP qui activent l'adénylcyclase. Ceci augmente la concentration du camp, qui stimule la N-acétyltransférase, augmentant le régime de la synthèse de mélatonine.

Le desserrage de la mélatonine est le plus élevé au cours de la nuit et contribue au cycle de sommeil/sillage en évitant des déphasages, en réduisant la latence de début de sommeil, le temps de sommeil total croissant, et en empêchant l'éveil circadien.

Le cortisol est sécrété de la glande surrénale et montre un rythme circadien. Les niveaux de cortisol sont les plus bas au cours de la nuit et maximaux pendant le matin. Le desserrage de cortisol est réglé par l'axe hypothalamo-pituitaire-adrénal (HPA).

Le HPA reçoit NPY entré du SCN, qui résulte en desserrage des hormones adrénocorticotropes des cellules de corticotroph dans la glande pituitaire antérieure, à cause de ce cortisol est relâché de la glande surrénale. Le cortisol a une boucle de contre-réaction négative avec la glande pituitaire, dans laquelle les niveaux en hausse de l'acte de cortisol pour empêcher sa sécrétion.

Le rythme circadien peut également agir sur beaucoup d'autres aspects de la physiologie humaine - comprenant le métabolisme, la température corporelle et les éléments variés du système immunitaire.

Aux commandes des procédés physiologiques

En conclusion, le SCN règle beaucoup de procédés physiologiques avec le rythme est se produit. La transcription des gènes d'horloge en réponse au cycle de jour/nuit sont principale à tous les procédés affectés par le rythme circadien. L'intégration des entrées photic et non-photic à l'entraînement de SCN le cycle pour le rythme.

Plus de recherche sur le SCN et les rythmes circadiens fournira une meilleure et plus détaillée compréhension de la façon dont le SCN produit du rythme circadien et de la façon dont d'autres parties du cerveau influence ceci. Plus de recherche indiquera également les informations complémentaires concernant la façon dont le rythme circadien effectue d'autres parties du cerveau dans sa signalisation en aval.

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Last Updated: Feb 26, 2019

Written by

Samuel Mckenzie

Sam graduated from the University of Manchester with a B.Sc. (Hons) in Biomedical Sciences. He has experience in a wide range of life science topics, including; Biochemistry, Molecular Biology, Anatomy and Physiology, Developmental Biology, Cell Biology, Immunology, Neurology  and  Genetics.

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