L'horloge biologique de la drosophile est affectée par un gène déficient et par les tissus périphériques
Les cycles naturels de température et d'éclairement synchronisent le rythme circadien, que l'on appelle plus couramment l'horloge biologique. Mais selon une nouvelle étude financée par l'UE, les neurones d'horloge dans le cerveau ont besoin d'informations provenant des tissus périphériques pour être synchronisés par la température. Publiés par la revue Neuron, les résultats mettent en évidence les différences entre la façon dont l'alternance jour-nuit et les cycles de température synchronisent l'horloge biologique chez la drosophile. Ces résultats découlent du projet EUCLOCK («Entrainment of the circadian clock») qui a reçu 12,3 millions d'euros au titre du domaine thématique «Sciences de la vie, génomique et biotechnologie pour la santé» du sixième programme-cadre (6e PC) de l'UE. Selon les chercheurs britanniques et allemands, les rythmes circadiens régulent plusieurs processus biologiques, au bénéfice de l'organisme. Bien que ces rythmes soient auto-entretenus et fonctionnent dans des conditions qui ne changent jamais, ils sont synchronisés avec l'environnement à l'aide de stimuli naturels (nommés «zeitgeber») comme l'alternance jour-nuit et les cycles de la température. «Les rythmes circadiens régulent de nombreux processus biologiques afin de les déclencher au moment opportun pour l'organisme», déclare le Dr Ralf Stanewsky du Queen Mary College de l'université de Londres au Royaume-Uni. «Nous avons déjà de nombreuses informations sur la façon dont le cycle naturel jour-nuit synchronise le rythme circadien chez de nombreux organismes, depuis les mouches jusqu'aux mammifères, mais les mécanismes de synchronisation par la température sont très peu connus», ajoute l'auteur principal de l'article. Jusqu'ici, les chercheurs n'avaient pas réussi à localiser les cellules ou les structures capables de détecter les cycles quotidiens de température. Ils manquaient également d'informations pour éclaircir le mystère de la transmission à l'horloge biologique des signaux correspondant au cycle des températures. Dans une étude précédente, le Dr Stanewsky et ses collègues avaient découvert chez la drosophile deux mutations qui perturbaient la synchronisation par la température. Ils avaient ainsi localisé un gène «nocte» déficient chez des moucherons présentant une synchronisation normale par la lumière, mais une synchronisation moléculaire et comportementale anormale par la température. Dans cette récente étude, l'équipe a découvert que l'alternance jour-nuit synchronise correctement des cerveaux isolés de drosophiles, mais que le cycle des températures n'a pas d'effet. Les chercheurs ont alors supposé que la synchronisation par la température imposait que les neurones d'horloge du cerveau reçoivent des informations provenant de tissus périphériques. Ils ont également constaté que la synchronisation par la température était perturbée par la désactivation du gène nocte dans les cellules périphériques. «La réduction de la fonction du gène nocte dans les organes chordotonaux [les principaux organes sensoriels des mouches] modifie leur structure et leur fonction, et interfère fortement avec la synchronisation de l'activité comportementale par la température», expose l'article. Les chercheurs ont également révélé que d'autres mutations qui affectent la fonction des organes chordotonaux perturbent aussi la synchronisation par la température. Ceci montre l'importance du rôle du gène nocte dans le processus, ainsi que celle des organes chordotonaux en tant que structures sensorielles, particulièrement comme récepteurs des cycles de la température. «Nos travaux révèlent de différences surprenantes et considérables entre la synchronisation par la lumière et celle par la température. Ils font progresser notre compréhension de la façon dont l'horloge biologique est mise à l'heure dans la nature», explique le Dr Stanewsky. «Cette étude démontre une fois de plus la puissance de la mutagenèse non dirigée dans l'identification de facteurs et de mécanismes originaux. La simple étude de la séquence d'ADN du gène nocte n'aurait pu permettre de prévoir son impact sur les organes chordotonaux dans le cadre de la synchronisation par la température.» Des chercheurs de l'institut de zoologie de l'université de Regensburg en Allemagne ont également participé à cette étude.
Pays
Allemagne, Royaume-Uni