Le rôle du calcium dans les rythmes biologiques
L'horloge biologique régule les événements subcellulaires, tels que l'expression génique et les signaux cellulaires, à l'origine de comportements tels que le mouvement des feuilles et le comportement ravageur de certains organismes plus évolués. La structure génétique du réseau assurant le contrôle des rythmes biologiques de la petite plante florifère Arabidopsis comprend un oscillateur génétique central. Les preuves montrent que les oscillations biologiques de la concentration de calcium libre cytosolique ([Ca2+]cyt) pourraient réguler l'expression du gène responsable de l'horloge biologique. Les scientifiques ont utilisé un modèle mathématique, mais aussi la biologie moléculaire et la biochimie pour établir le rôle éventuel et la dynamique de [Ca2+]cyt dans le contrôle du réseau biologique. Grâce à l'enveloppe européenne, le projet CIRCADIAN CLOCK («The mechanism by which CML23/24 affects the circadian clock») a pu étudier les protéines assurant la liaison du calcium, comme les calmodulines 23 (CML23) et CML24. La compréhension des rythmes biologiques des plantes pourrait avoir des implications considérables sur la culture sélective et l'amélioration des rendements tant pour l'alimentation que pour les biocarburants. Les chercheurs ont étudié les cibles moléculaires des protéines, les interactions et leurs effets sur l'oscillateur. Les chercheurs ont également planché sur les interactions génétiques possibles entre CML23/CML24 et les gènes de signalisation pour l'horloge ou la lumière. Les scientifiques ont démontré que les protéines de liaison Ca2+ contribuaient au contrôle de l'horloge biologique sur la base du Ca2+. Ils seraient vraisemblablement réceptifs au [Ca2+]cyt suite à la liaison du Ca2+. Par ailleurs, l'équipe a préparé des mutants afin d'étudier la façon dont les protéines régulent l'horloge biologique et prennent en charge les facteurs affectant la localisation tissulaire et subcellulaire (cytosolique/nucléaire) de CML23 et CML24. Enfin, lors d'expériences uniques en leur genre, les chercheurs ont identifié les seuls gènes de l'horloge interne qui réagissent à un [Ca2+]cyt. Ils ont ainsi apporté la preuve de l'endroit de la chaîne de signalisation où ce phénomène pourrait se produire. Les résultats du projet CIRCADIAN CLOCK fournissent des éléments importants sur le rôle de CML23/CML24 et [Ca2+]cyt dans les travaux sur l'horloge interne d'Arabidopsis et l'expression génique connexe. Une meilleure compréhension des rythmes circadiens pourrait augmenter les rendements de différents types de culture. Au vu de l'action étendue de [Ca2+]cyt dans l'expression génique en général, les études pourraient avoir de plus vastes implications dans de nombreux systèmes et bien d'autres voies.
Mots‑clés
Horloge biologique, plantes, rendement des cultures, calcium libre cytosolique, expression génique, CML23, CML24
