Les Saisons de nos hormones

Des millions d’échantillons sanguins de la population israélienne révèlent que les hormones évoluent au cours de l’année

« Les tendres amants aiment le printemps » (Comme il vous plaira, Shakespeare)
« Mais vous savez, l’hiver apprivoise tout, homme, femme et bête » (La mégère apprivoisée, Shakespeare)

Les Saisons de nos hormones

Nos esprits peuvent être affectés par les longues nuits d’hiver ou les fleurs du printemps, mais qu’en est-il de nos corps ? Une nouvelle étude de l’Institut Weizmann des Sciences révèle que nos hormones suivent également un schéma saisonnier. En analysant les données de nombreuses hormones issues de millions de tests sanguins, les chercheurs ont découvert que certaines hormones atteignent un pic en hiver ou au printemps et d’autres en été. Cette étude apporte une image dynamique globale de la production hormonale – notamment les hormones liées à la fertilité ou encore le cortisol qui sont en général éphémères et que l’on ne pensait pas saisonnières.

Alon Bar et Avichai Tender sont étudiants chercheurs dans l’équipe du professeur Uri Alon du Département de Biologie Cellulaire et Moléculaire, où ils ont mené cette étude. Le professeur Alon et son équipe ont développé des outils mathématiques pour extraire des modèles cachés dans des données biologiques. Ainsi, constatant qu’une étude qu’ils menaient sur le cortisol commençait à montrer un schéma saisonnier inattendu, le groupe de recherche a décidé de voir si d’autres hormones pouvaient fluctuer de la même façon. Il s’est alors tourné vers le professeur Amos Tanay, du Département d’Informatique et Mathématiques Appliquées, qui a accès à une base de données produite par le Clalit, la plus grande caisse d’assurance maladie d’Israël et un leader dans la création de base de données permettant aux scientifiques de mener des recherches biomédicales à grande échelle tout en préservant l’anonymat des sujets.

L’équipe a analysé les taux d’hormones chez des hommes et des femmes de 20 à 50 ans grâce à des millions de tests sanguins triés selon les mois de l’année. L’équipe a estimé avoir analysé 46 millions d’années-homme. Les résultats pour chaque hormone ont été pondérés à partir de 6 millions de tests sanguins différents. Les chercheurs ont étudié 11 hormones différentes dont le cortisol (une hormone du stress libérée par les glandes surrénales), une hormone thyroïdienne, une hormone de la reproduction, une hormone sexuelle et une hormone de croissance produite dans le foie.

En moyenne, toutes ces hormones ont présenté des pics et des creux au cours de l’année avec une variation saisonnière d’environ 5% mais la façon dont certaines hormones culminent à différents moments est surprenante. Par exemple, la testostérone et l’œstradiol – la première dominante chez les hommes et la seconde chez les femmes – sont le reflet l’une de l’autre : le pic de testostérone chez les hommes a lieu en janvier puis plus faiblement en août, et chez les femmes, l’œstradiol suit le même schéma. Par contre, la testostérone chez les femmes et l’œstradiol chez les hommes culminent à l’approche d’avril et sont au plus bas l’été. Ainsi le fait que plus d’enfants sont conçus à certaines saisons pourrait être lié plus aux hormones qu’à l’éclosion des fleurs dans les champs, dit Alon Bar.

La différence entre les hormones dont le pic est en hiver et au printemps et celles qui attendent l’été était plus déroutante, en particulier car celles dont le pic se fait plus tardivement – en été – sont surtout celles qui contrôlent les plus précoces. Ces hormones sont produites dans la glande pituitaire, à la base du cerveau, elles envoient des messages aux organes reproducteurs, aux glandes surrénales et aux autres organes qui affectent ou contrôlent ensuite les fonctions ou les réactions corporelles.

Les chercheurs appellent ces secondes hormones les hormones effectrices – c’est-à-dire les hormones qui agissent directement sur le corps – et ils ont conçu un modèle mathématique pour expliquer pourquoi ces deux types d’hormones qui sont directement liées présentent une haute et une basse saison différentes. Les hormones effectrices comme le cortisol et les hormones pituitaires, explique Alon Bar, n’affectent pas uniquement les fonctions et le métabolisme du corps, elles affectent aussi l’ensemble des organes qui sécrètent eux-mêmes des hormones. En fait, les hormones pituitaires qui stimulent les glandes surrénales pour qu’elles produisent du cortisol font également grandir ces glandes. Mais le cortisol produit par les glandes surrénales réduit la glande pituitaire diminuant ainsi la quantité de stimulation fournie aux glandes surrénales qui décroissent elles aussi, et c’est un cycle perpétuel. La croissance et la décroissance dynamique de ces glandes est un phénomène connu et les chercheurs ont pu lier des études qui mesuraient ces glandes aux fluctuations hormonales qu’ils avaient observées. Puisque tout ce processus se fait progressivement sur plusieurs semaines et mois, il crée un décalage horaire entre l’hiver et l’été puis l’été et l’hiver, ce qui explique les différences de pics entre les deux groupes d’hormones.

Chez la femme, les fluctuations de l’hormone thyroïdienne T3 suivent un cycle annuel, mesuré en centile
Chez la femme, les fluctuations de l’hormone thyroïdienne T3 suivent un cycle annuel, mesuré en centile

La cause exacte de ce cycle n’était pas le sujet de l’étude, mais l’équipe pense que la mélatonine – une hormone dont la production dans le cerveau est contrôlée par la lumière et l’obscurité – est sûrement la « main » qui actionne cette horloge annuelle. Et en admettant cette hypothèse, ils estiment que le modèle observé dans la population israélienne est décalé de six mois dans l’hémisphère sud et que les pics et les creux les plus extrêmes doivent être observés chez les populations de l’extrême nord de la planète où la variation de durée du jour au fil des saisons, et donc la production de mélatonine, est beaucoup plus importante qu’en Israël. « Si l’on a observé une variation de 5% en Israël, elle devrait dépasser 15% au nord de l’Europe, » dit Alon Bar. L’équipe a effectivement trouvé des preuves en faveur de cette hypothèse dans la littérature sur le cortisol au Royaume-Uni, en Suède et en Australie.

« Il n’est pas étonnant que nos hormones aient des cycles saisonniers, » ajoute le professeur Alon. « De nombreux animaux des climats tempérés ont des cycles très marqués. Ils donnent par exemple tous naissance à la même période. Nous pensons que nos systèmes hormonaux ont des « marqueurs définis » qui produisent les pics, par exemple, pour les hormones du stress ou de la reproduction, et ce sont peut-être des adaptations qui sont apparues pour nous aider à subir les changements saisonniers de notre environnement. »

Les recherches du professeur Uri Alon sont financées par l’institut Sagol pour la recherche sur la longévité, le centre pour la recherche sur les sciences de la vie Jeanne et Joseph Nissim, le centre Braginsky pour l’interface entre la science et les humanités, le centre de la famille Kahn pour la Recherche en Biologie des Systèmes de la Cellule Humaine, le Zuckerman STEM Leadership Program, la fondation Rising Tide, la succession Olga Klein–Astrachan et le Conseil Européen pour la Recherche. Le professeur Alon est détenteur de la chaire professorale Abisch-Frenkel.