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Comment la fascination de la mouche des fruits de Jeffrey Hall a brisé le rythme circadien

Comment la fascination de la mouche des fruits de Jeffrey Hall a brisé le rythme circadien

Jeffrey C. Hall est un généticien lauréat du prix Nobel dont l'intérêt pour les mouches des fruits s'est révélé révolutionnaire pour notre compréhension de nos rythmes circadiens. Nous explorons ici l'homme derrière le prix Nobel et expliquons brièvement pourquoi son travail était si important.

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Qui est Jeffrey C. Hall?

Hall est un généticien américain surtout connu pour ses recherches sur le comportement et les rythmes biologiques de la mouche des fruitsDrosophila melanogaster. Il est né le 3 mai 1945 à Brooklyn, New York et a reçu conjointement le prix Nobel de physiologie ou médecine pour ses contributions à la découverte de la façon dont les cellules animales suivent le temps.

Hall a passé sa jeunesse à vivre à l'extérieur de Washington D.C., où son père a travaillé pour l'Associated Press pour couvrir les `` toings '' et les `` froings '' du Sénat américain. Son père allait avoir une grande influence sur Hall et lui inculquerait le besoin de se tenir au courant des affaires courantes.

Il avait initialement prévu de poursuivre une carrière en médecine, mais est rapidement devenu ravi par les mouches des fruits au cours de ses études de premier cycle à Amherst College.

À l'université, Hall a travaillé sous Philip Ives, qui a également eu une influence majeure sur lui. Sous la supervision d'Ives, Hall a étudié la recombinaison et l'induction de translocation dans Drosophile spécimens.

Sur la base de son excellent travail à Amherst, il a été persuadé de poursuivre un doctorat. en génétique à l'Université de Washington, Seattle.

Après un passage au California Institute of Technology à Pasadena, Hall a commencé à travailler à l'Université Brandeis de Waltham, Massachusetts en 1974.

En 2004, Hall a été nommé professeur émérite de biologie à Brandeis. Hall a ensuite rejoint l'Université du Maine en tant que professeur auxiliaire. Il est devenu plus tard le Libra Professor of Neurogenetics.

Jeffrey a enseigné à l'université jusqu'en 2012.

En plus de son prix Nobel bien mérité, Hall a reçu divers autres honneurs au cours de sa carrière, y compris, mais sans s'y limiter: -

  • Le prix Gruber en neurosciences (2009) - partagé avec Michael Rosbash et Michael Young.
  • Le prix international Canada Gairdner (2012) - également partagé avec Rosbash et Young.

Hall a également été rédacteur en chef de plusieurs revues scientifiques et membre élu de plusieurs organisations scientifiques, dont l'American Academy of Arts and Sciences (2001) et la National Academy of Sciences (2003).

Dans quel domaine scientifique travaille Jeffrey Hall?

La principale discipline scientifique de Hall est la génétique.

Le travail de sa vie s'est principalement concentré sur les mécanismes moléculaires qui sous-tendent le rythme biologique des mouches des fruits. Ses travaux, en grande partie, ont permis aux scientifiques de mieux comprendre le rythme circadien des animaux.

«Dans nos cellules, une horloge interne nous aide à adapter notre rythme biologique aux différentes phases du jour et de la nuit. Jeffrey Hall, Michael Rosbash et Michael Young ont étudié les mouches des fruits pour comprendre comment cette horloge fonctionne.

En 1984, ils ont réussi à identifier un gène qui code une protéine qui s'accumule pendant la nuit mais se dégrade pendant la journée. Ils ont également identifié des protéines supplémentaires qui font partie d'une horloge biologique autorégulée dans les cellules de la mouche des fruits.

Il a été démontré que les mêmes principes s'appliquent à d'autres animaux et plantes. "- Prix Nobel.

Au cas où vous ne le sauriez pas, il s'agit de l'horloge biologique autorégulée de 24 heures qui détermine le comportement de nombreux animaux, y compris les êtres humains. Pour cela, il a reçu conjointement le prix Nobel de physiologie ou médecine en 2017.

Il a partagé le prix avec deux autres scientifiques américains, Michael Rosbash et Michael W. Young.

Comment la parade nuptiale des mouches des fruits a conduit au prix Nobel de sa salle

Les travaux de Hall se sont principalement concentrés sur la neurogénétique de la parade nuptiale et les rythmes biologiques chez les mouches des fruits. Dans le cadre de cette recherche, Hall, tout en étudiant les régions du système nerveux des mouches, a découvert des parties qui aident à réguler le comportement de «chant» des parades nuptiales.

Lui, avec l'un de ses étudiants postdoctoraux, a constaté que les «chants» des mouches se produisent périodiquement et à intervalles réguliers. Son équipe a par la suite découvert que les mouches mutantes semblaient mener leurs rituels de parade nuptiale à des moments anormaux au cours des cycles quotidiens veille-sommeil.

«Les mutations sous-jacentes aux perturbations veille-sommeil étaient dans un gène inconnu qui avait été nommépériode gène en raison de son influence apparente sur le rythme circadien. "- Encyclopedia Britannica.

Après avoir reçu quelques critiques de ses pairs au milieu des années 1980, Hall a collaboré avec Roshbash, pour localiser et isoler avec succès ce gène. À peu près au même moment, un autre chercheur de l'Université Rockefeller de New York, Young, a réussi indépendamment le même exploit.

Robash et Hall ont découvert plus tard que les niveaux du soi-disant produit génique de la période, la protéine Période (PER), semblaient fluctuer dans le cerveau de la mouche des fruits. D'après leurs études, ils ont constaté que le PER s'accumule la nuit et diminue pendant la journée.

Ces fluctuations, ou oscillations, des niveaux de PER semblent également être le produit d'une boucle de rétroaction négative. Le PER, ont-ils découvert, était produit par la mouche des fruits jusqu'à ce qu'il atteigne un certain niveau critique.

Une fois atteinte, la synthèse de PER s'éteindrait automatiquement.

«De cette façon, la production de la protéine a été régulée dans un cycle continu de 24 heures. Hall, Rosbash et Young ont découvert plus tard des gènes de régulation du rythme supplémentaires et ont davantage élucidé les mécanismes par lesquels la lumière et d'autres facteurs influencent le timing dans l'horloge circadienne. - Encyclopédie Britannica.

Des travaux ultérieurs sur ce même sujet dans les années 1990 ont aidé Hall, Robash et d'autres à découvrir que leur nouveau gène était également exprimé dans d'autres cellules du corps des mouches.

Quelle est la pertinence de la recherche de Hall sur les mouches des fruits pour d'autres animaux?

Les travaux de Hall sur l'étude du rythme circadien des mouches des fruits se sont révélés révolutionnaires pour notre compréhension du rythme circadien.

Hall a également réussi à découvrir que le gène s'exprime en réponse à des cycles sombre-lumière - comme le jour et la nuit. Il a découvert que quelque chose appelé la protéine du facteur de dispersion des pigments (PDF) aide à contrôler leurs rythmes circadiens.

Le PDF, a également découvert Hall, aide à contrôler l'activité locomotrice de ces gènes dans les cellules. Le PDF était localisé dans les petits neurones latéraux ventraux (sLNvs) dans le Drosophile cerveau.

Sur la base de cette découverte, Hall et ses collègues ont pu constater que ces neurones agissent comme une sorte de stimulateur cardiaque pour le rythme circadien des mouches des fruits. Il a également conclu que ce PDF était la principale protéine pour maintenir la synchronie dans d'autres cellules du corps.

Chez les êtres humains, ce rythme aide à réguler lorsque nous dormons, mangeons, libérons des hormones et augmentons / abaissons la tension artérielle. Les habitudes d'une personne peuvent facilement perturber ce cycle naturel en travaillant tard, en voyageant sur de longues distances en avion et en restant éveillé tard le soir.

Bien que de telles perturbations puissent avoir de graves implications sur votre santé générale, elles peuvent, heureusement, être réinitialisées.

Ce rythme est contrôlé par des gènes similaires et des protéines exprimées chez d'autres animaux comme chez la mouche des fruits. Chez l'homme, le noyau suprachiasmatique (SCN) situé dans l'hypothalamus est analogue aux petits neurones latéraux ventraux des mouches des fruits (sLNvs).

Une protéine appelée neuropeptide peptide intestinal vasoactif (VIP) est également un homologue du PDF de la mouche des fruits chez l'homme.

Les activités neuronales et hormonales du SCN et du VIP respectivement, régulent de nombreuses fonctions corporelles différentes en un cycle de 24 heures, en utilisant environ 20 000 neurones.

«Chaque organisme vivant sur cette planète réagit au soleil», a déclaré Sir Paul Nurse (qui a partagé le prix Nobel 2001).

«Tous les comportements végétaux et animaux sont déterminés par le cycle lumière-obscurité. Nous sur cette planète sommes esclaves du soleil. L'horloge circadienne est ancrée dans nos mécanismes de travail, notre métabolisme, elle est intégrée partout, c'est une véritable caractéristique fondamentale pour la compréhension la vie." il ajouta.

Quelques faits sur Jeffrey Hall

1. Hall a reçu conjointement le prix Nobel de physiologie ou de médecine en 2017.

2. Les travaux de Hall ont permis aux scientifiques de découvrir les gènes et les hormones qui aident à contrôler le rythme circadien d'un animal.

3. Hall est né en mai 1945 et a actuellement 74 ans.

4. La fascination de Hall pour les mouches des fruits a commencé pendant ses études de premier cycle à Amherst College. Cela dicterait la suite de sa carrière universitaire et scientifique.

5. Hall a reçu divers prix en reconnaissance de son travail, notamment la médaille de la Genetics Society of America, le prix Gruber en neurosciences, le prix Louisa Gross Horwitz, le prix international de la Fondation Gairdner, le prix Shaw et le prix Wiley.


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