L’apnée obstructive du sommeil (AOS) entraîne des changements significatifs dans l’activité des gènes tout au long de la journée en raison de la baisse intermittente du taux d’oxygène dans le sang, révèle une étude du Cincinnati Children’s Hospital Medical Center. La recherche, qui a porté sur des souris exposées à des conditions hypoxiques, a mis en évidence les changements transcriptionnels les plus importants dans les gènes pulmonaires. Ces résultats permettent de mieux comprendre les lésions organiques chez les patients souffrant de SAOS et pourraient aider à identifier des cibles diagnostiques ou thérapeutiques.
Le suivi des changements en fonction du temps pourrait permettre de mieux diagnostiquer et de mieux comprendre les risques pour la santé.
Les faibles niveaux d’oxygène dans le sang liés à l’apnée obstructive du sommeil entraînent des changements généralisés dans l’activité des gènes tout au long de la journée, selon une nouvelle étude publiée dans la revue à accès libre PLOS Biology par David Smith du Cincinnati Children’s Hospital Medical Center, aux États-Unis, et ses collègues. Cette découverte pourrait déboucher sur des outils permettant un diagnostic et un suivi plus précoces de ce trouble.
L’apnée obstructive du sommeil (AOS) se produit lorsque les voies respiratoires sont obstruées (généralement par des tissus mous, associés à des ronflements et à des interruptions de la respiration pendant la nuit), ce qui entraîne une hypoxie intermittente (faible taux d’oxygène dans le sang) et une perturbation du sommeil. Le SAOS touche plus d’un milliard de personnes dans le monde et coûte 150 milliards de dollars par an en frais médicaux directs, rien qu’aux États-Unis. Le SAOS augmente le risque de complications cardiovasculaires, respiratoires, métaboliques et neurologiques.
L’apnée obstructive du sommeil perturbe l’activité des gènes tout au long de la journée chez la souris. Créé avec biorender.com. Crédit : Bala S. C. Koritala (CC-BY 4.0)
L’activité de nombreux gènes varie naturellement au cours de la journée, en partie en réponse à l’activité des gènes de l’horloge circadienne, dont les oscillations régulières entraînent des variations circadiennes dans près de la moitié du génome. L’activité des gènes varie également en réponse à des facteurs externes, notamment la diminution des niveaux d’oxygène, qui entraîne la production de « facteurs inductibles par l’hypoxie », lesquels influencent l’activité de nombreux gènes, y compris les gènes de l’horloge. Pour mieux comprendre comment le SAOS peut affecter l’activité des gènes tout au long de la journée, les auteurs ont exposé des souris à des conditions hypoxiques intermittentes et ont examiné la transcription du génome entier dans six tissus – poumon, foie, rein, muscle, cœur et cervelet – tout au long de la journée. Les auteurs ont ensuite évalué la variation du rythme circadien de l’expression des gènes dans ces mêmes tissus.
Les changements les plus importants ont été observés dans les poumons, où l’hypoxie intermittente a affecté la transcription de près de 16 % de tous les gènes, la plupart d’entre eux étant régulés à la hausse. Un peu moins de 5 % des gènes ont été affectés dans le cœur, le foie et le cervelet. Le sous-ensemble de gènes qui présentent normalement une rythmicité circadienne a été encore plus fortement affecté par l’hypoxie intermittente, avec des changements significatifs observés dans 74 % de ces gènes dans les poumons et 66,9 % de ces gènes dans le cœur. Parmi les gènes affectés dans chaque tissu se trouvaient des gènes d’horloge connus, un effet qui a probablement contribué aux changements importants de l’activité circadienne d’autres gènes observés dans ces tissus.
« Nos résultats donnent un nouvel aperçu des mécanismes physiopathologiques qui pourraient être associés aux lésions des organes terminaux chez les patients exposés de manière chronique à l’hypoxie intermittente », a déclaré Smith, « et pourraient être utiles pour identifier des cibles pour de futures études mécanistes évaluant des approches diagnostiques ou thérapeutiques », par exemple, par le biais d’un test sanguin permettant de suivre l’un des produits génétiques dysrégulés afin de détecter le SAOS à un stade précoce.
Bala S. C. Koritala ajoute : « Notre étude utilisant un modèle animal d’apnée obstructive du sommeil dévoile des variations spécifiques au temps et aux tissus du transcriptome du génome entier et des voies caractéristiques associées. Ces résultats uniques mettent en évidence des changements biologiques précoces liés à ce trouble, qui se produisent dans plusieurs systèmes organiques.
Référence : « Obstructive sleep apnea in a mouse model is associated with tissue-specific transcriptomic changes in circadian rhythmicity and mean 24-hour gene expression » par Bala S. C. Koritala, Yin Yeng Lee, Laetitia S. Gaspar, Shweta S. Bhadri, Wen Su, Gang Wu, Lauren J. Francey, Marc D. Ruben, Ming C. Gong, John B. Hogenesch et David F. Smith, 30 mai 2023, PLOS Biology.
DOI: 10.1371/journal.pbio.3002139