Chronobiologie et chronomédecine translationnelles
Le métabolisme suit un rythme. S’accorder au bon tempo biologique pourrait être la clé pour prévenir le diabète.
Tous les organismes sensibles à la lumière – des microalgues jusqu’aux êtres humains – disposent d’horloges internes qui leur permettent de se repérer dans le temps. Ces horloges, appelées horloges circadiennes, organisent de nombreux processus essentiels du corps en suivant un cycle quotidien de 24 heures. Cela inclut le métabolisme, c’est-à-dire la manière dont l’organisme gère l’énergie, le sucre et les graisses.
Lorsque ces rythmes naturels sont perturbés – par exemple en raison d’un sommeil irrégulier, de repas tardifs ou d’horaires de travail décalés – les horloges internes se désynchronisent. De plus en plus d’éléments montrent que ce désalignement circadien peut contribuer à des problèmes de santé tels que l’obésité, le diabète de type 2 ou encore certains cancers.
Mieux comprendre le fonctionnement de ces horloges biologiques dans différentes parties du corps – en particulier dans les organes impliqués dans le métabolisme – peut ouvrir la voie à de nouvelles approches de prévention et de traitement.
OBJECTIFS DE RECHERCHE
Le laboratoire étudie le fonctionnement des horloges biologiques dans le pancréas, les muscles, le tissu adipeux et l’intestin, ainsi que leur altération dans des contextes comme l’obésité, le diabète ou le cancer. Les recherches portent à la fois sur des modèles animaux et sur des cellules et tissus humains.
Les objectifs sont notamment de :
- Analyser les horloges moléculaires des cellules pancréatiques α et β, qui produisent des hormones comme l’insuline et le glucagon régulant la glycémie. L’étude s’intéresse à l’influence du glucose sur ces horloges et à leurs dysfonctionnements dans le diabète ;
- Examiner les rythmes circadiens dans les cellules musculaires et adipeuses humaines, afin de comprendre leurs variations en conditions normales et dans des états de résistance à l’insuline, caractéristique majeure du diabète de type 2 ;
- Explorer les horloges des cellules intestinales à l’aide de modèles organoïdes 3D pour mieux comprendre la régulation circadienne d’hormones comme le GLP-1 ;
- Étudier le rôle des horloges circadiennes dans divers cancers, notamment ceux de la thyroïde, des parathyroïdes et du poumon, afin d’évaluer leur implication dans le développement tumoral et leur potentiel pour améliorer le diagnostic ou le traitement ;
- Identifier comment le système temporel interne de l’organisme soutient la santé, et de quelle manière la restauration d’une bonne synchronisation pourrait offrir de nouvelles perspectives thérapeutiques contre les maladies métaboliques et le cancer.
DOMAINES DE COMPÉTENCE
Pour répondre à ces questions, l’équipe recourt à un large éventail de méthodes de pointe, dont :
- Cultures cellulaires primaires avec suivi en temps réel des rythmes circadiens par bioluminescence ;
- Imagerie combinée bioluminescence–fluorescence au niveau de la cellule unique et des populations cellulaires ;
- Analyses multi-omiques afin de décrypter les réseaux de gènes, protéines et métabolites régulés par les horloges ;
- Études de cohortes humaines examinant l’influence des horaires de repas et de l’exposition à la lumière du jour sur le métabolisme ;
- Modèles animaux et humains pour analyser la régulation circadienne de la physiologie et des maladies métaboliques.
Ces travaux visent à intégrer la notion de précision temporelle dans la prévention et le traitement des maladies métaboliques et endocriniennes.
PUBLICATIONS SELECTIONÉES
- Type 2 diabetes disrupts circadian orchestration of lipid metabolism and membrane fluidity in human pancreatic islets
Volodymyr Petrenko, Flore Sinturel, Ursula Loizides-Mangold, Jonathan Paz Montoya, Simona Chera, Howard Riezman, Charna Dibner
PLoS Biology, 2022 | Read here - Circadian organisation of the lipid landscape is perturbed in type 2 diabetic patients
Flore Sinturel, Simona Chera, Marie-Claude Brulhart-Meynet, Jonathan Paz Montoya, Dirk Jan Stenvers, Peter H. Bisschop, Andries Kalsbeek, Idris Guessous, François R. Jornayvaz, Jacques Philippe, Steven A. Brown, Giovanni D’Angelo, Howard Riezman, Charna Dibner
Cell Reports Medicine, 2023 | Read here - Lipid metabolism around the body clocks
Volodymyr Petrenko, Flore Sinturel, Howard Riezman, Charna Dibner
Progress in Lipid Research, 2023 | Read here - Alterations of lipid homeostasis in morbidly obese patients are partly reversed by bariatric surgery
Flore Sinturel, Simona Chera, Marie-Claude Brulhart-Meynet, Jonathan Paz Montoya, Etienne Lefai, François R. Jornayvaz, Giovanni D’Angelo, Minoa Karin Jung, Zoltan Pataky, Howard Riezman, Charna Dibner
iScience, 2024 | Read here - In pancreatic islets from type 2 diabetes patients, the dampened circadian oscillators lead to reduced insulin and glucagon exocytosis Volodymyr Petrenko, Nikhil R. Gandasi, Daniel Sage, Anders Tengholm, Sebastian Barg, Charna Dibner
Proc Natl Acad Sci. 2020 | Read here