Effets du rythme circadien Fonction pulmonaire

Les changements du rythme circadien peuvent affecter la fonction pulmonaire, introduisant une susceptibilité aux infections et d'autres effets néfastes sur la santé et la maladie.

A quoi sert le rythme circadien ?

Le rythme circadien régule de nombreux paramètres physiologiques, notamment la fonction pulmonaire, les réponses immunitaires et la fonction cardiopulmonaire. Le stimulateur circadien maître est situé dans la partie antérieure de l'hypothalamus, également appelé les noyaux suprachiasmatiques (SCN). Le SCN reçoit des entrées de signaux environnementaux, tels que la lumière et la température et module les fonctions biologiques vitales en aval de manière oscillatoire.

Quels sont les effets du rythme circadien sur la fonction pulmonaire ?

Le poumon contient ses propres mécanismes d'horloge circadienne périphériques autonomes et se synchronise avec les signaux provenant de l'oscillateur central. La perturbation des horloges endogènes centrales et/ou périphériques peut avoir un effet négatif sur la santé et exacerber la gravité de la maladie.

Les horloges centrale et périphérique utilisent un ensemble commun de boucles de rétroaction cellulaires pour réguler les oscillations biologiques sur 24 heures. Les cellules de Clara dans les bronchioles jouent un rôle majeur dans la variation diurne de la physiologie pulmonaire¹. Ces oscillations physiologiques sont entraînées par l'activation et la répression rythmiques de facteurs transcriptionnels et de gènes tels que CLOCK, BMAL1, PER, CRY et REV-ERBα.

Chez les mammifères, la fonction pulmonaire suit les schémas jour-nuit. Cela signifie que le pic de la fonction respiratoire se situe à midi et qu'un creux se produit la nuit. De plus, il a été bien documenté que certains symptômes de maladies respiratoires s'aggravent la nuit. Cette variation diurne de la sévérité des symptômes semble être la diaphonie entre l'horloge pulmonaire périphérique et les cellules immunitaires, dans lesquelles REV-ERBα est fortement impliqué².

De plus, la perturbation du rythme circadien a un impact négatif sur la fonction pulmonaire de manière sexuellement dimorphe. Hadden et al.³ ont constaté que le décalage horaire chronique (CJL) entraînait une résistance accrue dans les grandes voies respiratoires conductrices (résistance newtonienne ; Rn), les souris mâles étant significativement plus touchées que les femelles.

Techniques pour mesurer les effets du rythme circadien sur la fonction pulmonaire.

La mesure des effets du rythme circadien sur les poumons nécessite la sensibilité la plus élevée possible pour capturer des détails cruciaux sur les propriétés mécaniques des voies respiratoires. La FlexiVent est capable de mesurer la mécanique des poumons dans son ensemble, et cloison entre les voies respiratoires centrales et périphériques. De plus, sa fonction dose-réponse automatisée permet un niveau inégalé de compréhension de la fonction pulmonaire tout au long de la progression de l'inflammation, de l'infection ou du développement de la maladie.

Le rythme circadien affecte la fonction pulmonaire de différentes maladies pulmonaires.

Asthme

• L'asthme nocturne présente des symptômes tels qu'une limitation du débit d'air, une hyperréactivité des voies respiratoires et une augmentation de l'infiltration de cellules immunitaires spécialisées telles que les éosinophiles⁴.
• Des études récentes montrent que REV-ERBα joue un rôle central dans la régulation de l'hyperréactivité des voies respiratoires (AHR) dans des modèles murins d'asthme allergique. Par exemple, Durrington et al⁵ ont développé un modèle d'acarien domestique (HDM) chez une souris knock-out REV-ERBα pour étudier le rôle de REV-ERBα dans la médiation de l'asthme allergique. Les résultats globaux ont montré que l'élimination de REV-ERBα entraînait une AHR significativement plus élevée, en termes de résistance dynamique mesurée par le flexiVent, par rapport aux témoins.