Entraînement de l'horloge moléculaire des noyaux suprachiasmatiques et décodage du signal mélatoninergique dans la pars tuberalis de l'adénohypophyse

Entrainment of the SCN molecular clock and decoding of the melatonin's message in the Pars tuberalis of the adenohypophysis

• Auteur / Autrice : Hugues Dardente
• Direction : Mireille Pevet
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Neurosciences
• Date : Soutenance en 2003
• Etablissement(s) : Université Louis Pasteur (Strasbourg) (1971-2008)

Mots clés

Mots clés contrôlés

Rythmes circadiens

Rythmes biologiques

Noyau suprachiasmatique

Hypophyse

Mélatonine

Résumé

Chez les mammifères, les noyaux suprachiasmatiques (SCN) de l'hypothalamus sont le siège de l'horloge moléculaire circadienne qui est composée de boucles de transcription/traduction interconnectées impliquant des gènes de l'horloge et leurs protéines. Cette horloge intègre les variations photiques et non-photiques de l'environnement et va ensuite distribuer le message temporel à l'organisme. La sécrétion nocturne de l'hormone mélatonine par la glande pinéale est directement contrôlée par les SCN et constitue un exemple des mécanismes par lesquels l'horloge peut coordonner les fonctions physiologiques. La pars tuberalis (PT) de l'adénohypophyse constitue une cible de l'hormone car elle en exprime les récepteurs. Dans une première partie nous avons montré que (1) les acteurs moléculaires de l'horloge circadienne ne sont pas exprimés dans tous toutes les populations neuronales des SCN, (2) seules certaines populations semblent impliquées dans l'entraînement du mécanisme moléculaire par la lumière, (3) le mécanisme moléculaire est affecté par les conditions photopériodiques et, enfin, (4) la mélatonine ne semble pas agir sur l'entraînement de l'horloge via une action directe sur la transcription des gènes de l'horloge. Dans une deuxième partie nous avons mis en évidence que, (1) chez le rat et le hamster d'Europe, les cellules spécifiques de la PT (qui co-expriment l'a-GSU et la ß-TSH) sont la cible cellulaire de la mélatonine, (2) les conditions photopériodiques modifient profondément l'expression des récepteurs de la mélatonine et des produits hormonaux dans la PT du hamster d'Europe, suggérant que la mélatonine est impliquée dans le contrôle transcriptionnel de la PT. Enfin, nous avons mis en évidence que (3) l'expression de Cry1 est directement induite par la mélatonine alors que celle de Per1 est réprimée par l'hormone. Nous avons ainsi pu conforter un modèle de coi͏̈ncidence interne, récemment proposé, comme possible base de la mesure du temps dans la PT.

In mammals, the suprachiasmatic nucleus (SCN) of the hypothalamus are the main circadian pacemaker. This clock is composed of interlocked transcriptional/translational feedback loops involving clock genes and their protein products. This clock is reset by photic and non-photic cues and coordinates virtually all circadian rhythms. The nocturnally restricted secretion of melatonin by the pineal gland is controlled by the SCN and therefore constitute an example of how the SCN entrain physiological functions. The pars tuberalis (PT) of the adenohypophysis is a target of the hormone as it expresses its receptors. In a first part we showed that (1) components of the molecular clock are not uniformly expressed in the SCN, (2) light primarily affects clock gene expression in only some cell types, (3) photoperiod affects the whole molecular mechanism and (4) melatonin does not act on the clock entrainment through immediate transcriptional modifications of clock genes. In a second part we demonstrated that (1) in both the rat and European hamster the PT specific cells (co-expressing a-GSU and ß-TSH) are the cellular target of melatonin, (2) photoperiodic cues greatly affect transcription of melatonin receptor and protein products in the European hamster's PT, suggesting that melatonin is involved in transcriptional regulation in this tissue. Finally, we showed that, in the PT, (3) the expression off Cry1 is directly induced by melatonin whereas that of Per1 is repressed. These data confirm and extend the recently proposed model of an internal coincidence timer as the basis for time-measurement in the PT.