Une étude apporte des éclaircissements sur l'horloge biologique des plantes Des scientifiques financés par l'UE ont découvert comment l'horloge biologique des plantes les aide à réagir aux changements de l'heure du lever et du coucher du soleil, ainsi qu'à la longueur de la journée. Ces travaux jettent un jour nouveau sur la façon dont les êtres vivan... Des scientifiques financés par l'UE ont découvert comment l'horloge biologique des plantes les aide à réagir aux changements de l'heure du lever et du coucher du soleil, ainsi qu'à la longueur de la journée. Ces travaux jettent un jour nouveau sur la façon dont les êtres vivants réagissent à l'évolution de la durée du jour, et pourraient améliorer la compréhension des effets du décalage horaire et du travail en rotation. L'étude a été réalisée par des scientifiques de Hongrie et du Royaume-Uni. Ses résultats sont publiés dans la revue Molecular Systems Biology. Les travaux on été soutenus par le 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 nombreux êtres vivants ont des horloges biologiques qui s'assurent que leur métabolisme, leur physiologie et leur comportement sont synchronisés au mieux avec l'alternance du jour et de la nuit. Des études ont montré que certains gènes sont davantage actifs à certaines heures de la journée, et que des gènes fonctionnellement associés sont souvent contrôlés pour être actifs en même temps. L'horloge biologique qui contrôle ces processus est «mise à l'heure» par divers facteurs, dont la lumière du jour. Chez les plantes, l'horloge biologique sert à planifier au mieux le métabolisme du carbone. Le jour, les plantes utilisent l'énergie de la lumière solaire pour fabriquer des sucres à partir du gaz carbonique, rejetant au passage de l'oxygène. Ce processus a lieu dans les chloroplastes, des organites cellulaires. Une partie des sucres est stockée dans le chloroplaste sous forme d'amidon «temporaire». «[Cet amidon] est décomposé pendant la nuit pour libérer des sucres, évitant l'inhibition de la croissance par manque d'énergie», expliquent les chercheurs. «Plusieurs gènes impliqués dans le métabolisme de l'amidon sont soumis à une régulation rythmique.» Pour cette étude, les chercheurs ont testé plusieurs modèles mathématiques et conduit diverses expériences, afin de déterminer la complexité du processus contrôlant le rythme circadien d'Arabidopsis thaliana. Ils voulaient également découvrir comment l'horloge dispose de la souplesse voulue pour s'accommoder des changements saisonniers dans la durée du jour et les heures du lever et du coucher du soleil. Les travaux ont révélé qu'un modèle mathématique à trois boucles de rétroaction simulait mieux les résultats des expériences que les modèles à une ou deux boucles. «Nous avons montré qu'avec un modèle de plus grande complexité, la phase circadienne des composants du modèle répond avec souplesse à la photopériode du cycle LD [jour/nuit] synchroniseur», soulignent les scientifiques. Les chercheurs ajoutent que «le comportement du modèle peut être défini à partir des effets de l'éclairement, des effets de la boucle matinale sur les gènes exprimés en soirée, et des effets de la boucle vespérale sur les gènes exprimés le matin». Les scientifiques pensent que leurs découvertes pourraient s'appliquer en agronomie. «Le déclenchement en temps voulu de processus rythmiques comme la dégradation de l'amidon est essentiel à la croissance. Il est donc très probable que cette régulation temporelle de la physiologie végétative a été soumise à la sélection naturelle et pourrait contribuer à l'amélioration des cultures». Les travaux pourraient également se répercuter en médecine, car le sommeil, la température du corps, la pression du sang et la force physique varient en fonction d'un rythme sur 24 heures. «Nos résultats apportent des informations précieuses sur la façon dont les plantes, et les gens, réagissent aux changements de la durée du jour», commente le professeur Andrew Millar de l'université d'Édimbourg au Royaume-Uni, directeur de l'étude. «Ils pourraient conduire à une nouvelle façon de comprendre comment gérer une interruption de nos rythmes jour/nuit.» Pays Hongrie, Royaume-Uni
