Implications de l'horloge circadienne dans le déclin fonctionnel lié à l'âge chez Drosophila melanogaster

Impacts of circadian clock disruptions on age-related functional decline in Drosophila melanogaster

• Auteur / Autrice : Alexandra Vaccaro
• Direction : André Klarsfeld
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Neurobiologie
• Date : Soutenance le 13/04/2016
• Etablissement(s) : Paris 6
• Ecole(s) doctorale(s) : École doctorale Cerveau, cognition, comportement (Paris ; 1992-....)
• Partenaire(s) de recherche : Laboratoire : Laboratoire Plasticité du cerveau (Paris ; 2014-....)
• Jury : Président / Présidente : Martine Maïbèche-Coisné
• Jury : Examinateurs / Examinatrices : François Rouyer
• Jury : Rapporteurs / Rapporteuses : Ouria Dkhissi-Benyahya, Hervé Tricoire

Mots clés

Mots clés contrôlés

Maladies neurodégénératives

Drosophila melanogaster

Rythmes circadiens

Mots clés libres

Rythmes circadiens

Locomotion

Drosophila melanogaster

Vieillissement

Neurodégénérescence

Circadian rythms

Locomotion

Drosophila melanogaster

Résumé

Des perturbations de l’horloge circadienne imposées par nos modes de vie désynchronisés «24/7» peuvent être néfastes à long terme. Ces horloges contrôlent des rythmes biologiques avec une périodicité d’environ 24h et se synchronisent aux cycles journaliers de lumière-obscurité. Les perturbations de l’horloge peuvent influencer le vieillissement normal et celui de patients atteints de la maladie de Parkinson (MP). Ces patients présentent souvent des symptômes non moteurs incluant des troubles du sommeil et/ou des rythmes circadiens, qui se manifestent avant les déficits moteurs ou cognitifs. L’objectif de ce travail de thèse a été d’explorer l’impact des perturbations de l’horloge circadienne sur le déclin fonctionnel lié à l’âge au cours du vieillissement normal et dans des modèles de MP chez la drosophile. Les résultats obtenus confirment l’impact négatif de l’arythmie circadienne sur la longévité, et révèlent que l’inactivation du gène d’horloge Clock (Clk) augmente le niveau de stress oxydatif dans le cerveau et accélère le déclin des capacités locomotrices au cours du vieillissement. Ce dernier effet a pu être relié à une fonction de Clk dans les neurones d’horloge qui contrôlent les rythmes d’activité-repos en obscurité constante, et leurs connections à un groupe spécifique de neurones dopaminergiques. Nous avons aussi observé que des décalages horaires chroniques mènent également à une accélération du déclin locomoteur lié à l’âge, qui peut être sauvée en adaptant les rythmes lumière-obscurité à la période endogène des drosophiles. Enfin, notre travail souligne l’impact négatif de l’arythmie circadienne sur le déclin locomoteur lié à l’âge dans un modèle de MP.

Long-term disruption of circadian clocks, as occurs often in our ''24/7 societies'', can be detrimental. These clocks control self-sustained biological rhythms with ~24h periodicity and synchronize to the daily light-dark cycle. Clock disruption may impact normal brain aging as well as Parkinson disease (PD) pathogenesis: PD patients frequently exhibit non-motor symptoms including sleep and/or circadian rhythm disruptions that occur before motor or cognitive deficits, and decrease quality of life. The objective of this PhD work was thus to explore the impacts of circadian disruptions on age-related functional decline, both during normal aging and in a fly model of PD-like conditions using well established Drosophila models. Our results confirmed the negative impact of circadian arrhythmia on longevity and revealed that inactivation of a specific circadian gene, Clock (Clk), increases brain oxidative stress levels and accelerates locomotor decline during aging. The latter effect could be associated with Clk function in the clock neurons that drive circadian rest-activity rhythms in constant darkness, and their connections with a specific cluster of dopaminergic neurons. We also observed that chronic jet lag led to an accelerated age-related locomotor decline that could be rescued by adapting the light-dark to the flies’ endogenous period. Finally, our work demonstrated the negative impact of environmentally imposed circadian arrhythmia on age-related locomotor decline in a fly model of PD.