Carnet du petit Tom : Physique, biologie et évolution...

24 mai 2007

Classique : la première "horloge circadienne"


Pour la première fois sur ce blog, une publication complète ci-contre, tirée d'un compte-rendu de l'Académie Royale des Sciences !


En 1729, Jean-Jacques d'Ortous de Mairan remarque que les feuilles d'une plante, la sensitive, "se dirigent toujours vers le côté d'où vient la plus grande lumière" et surtout "se replient et se contractent vers le coucher du Soleil". Notre académicien a alors l'idée de l'expérience qui va le faire passer à la postérité : il place cette plante dans l'obscurité, et observe des mouvements des feuilles le soir en l'absence de lumière du soleil. "La sensitive sent donc le Soleil sans le voir en aucune manière". En moins de 350 mots, Ortous de Mairan généralise ensuite ses observations à certains patients atteints de troubles de sommeil, suggère de soumettre les plantes à des cycles de température et propose de regarder si on peut renverser artificiellement chez ses plantes l'ordre des "vrais jours et des vraies nuits". Un vrai programme de recherche ! Malheureusement, fort occupé (à rédiger des demandes de financement ?), monsieur d'Ortous de Mairan n'a pas eu le temps de creuser ...


Cette expérience très simple met en évidence un phénomène tout à fait remarquable. En effet, la plante en temps normale semble réagir très fortement à la lumière. Pourtant, privée de lumière, la plante continue à réagir, bien que plus faiblement; c'est donc que la plante, tout en étant contrôlée en temps normal par la lumière, "sait" aussi qu'elle devrait être exposée à celle-ci en son absence. Elle "sent" donc le moment où le Soleil doit se lever ou se coucher : ainsi la plante semble-t-elle disposer d'un mécanisme, d'une horloge interne lui permettant d'anticiper le rythme jour/nuit. Une telle horloge est aujourd'hui appelée "horloge circadienne". C'est un rythme biologique interne de 24h, présent chez de nombreux organismes et qui a la propriété d'être "réinitialisé" par la lumière.

C'est cette horloge qui est responsable du fameux "décalage horaire" . Ainsi les paupières des Parisiens visitant New York deviennent très lourdes aux alentours de 18 h (car l'organisme "se souvient" qu'il est minuit à Paris, comme notre sensitive), tandis que les New Yorkais visitant Paris peuvent faire sans problème la fête jusqu'à une heure avancée de la nuit... mais ont le sommeil très lourd le matin !

Aujourd'hui, le rythme circadien est de mieux en mieux connu. Sans rentrer dans le détail, on sait maintenant qu'il est présent dans toutes les cellules de l'organisme, et qu'il se traduit par des oscillations de concentrations de protéines dans les cellules. C'est également un exemple d'"oscillateur génétique" : c'est le jeu d'interactions entre gènes et protéines qui produit des oscillations dans l'activité ou la concentration de protéines, et qui crée ce rythme.

Le plus étonnant dans l'histoire de l'étude des horloges circadiennes est qu'aujourd'hui encore, de nombreux labos réalisent au quotidien (et dans sa totalité, cycles de température compris) le programme de recherche proposé par d'Ortous de Mairan. Par exemple, comme cette horloge est contrôlée par la lumière, le meilleur moyen d'avoir des informations sur son fonctionnement est de comparer les comportements des animaux (par exemple des drosophiles) exposés au rythme jour-nuit et ceux restant en obscurité constante. Chez certains mutants, l'horloge est littéralement cassée : en obscurité constante les mouches ont alors des comportements totalement arhythmiques, alternent des périodes de veille et de sommeil de façon complètement anarchique - ce qui peut même raccourcir leur espérance de vie !

Comme vous le pouvez deviner, l'étude de ces horloges est un sujet très chaud, pouvant avoir des retombées économiques potentielles importantes si un labo parvient à trouver le graal : la pilulle anti-décalage horaire. Détail amusant pour finir : j'apprends aujourd'hui via Rue89 que cette pillule pourrait être... le Viagra !

Référence:

De Mairan, J. J. d'Ortous. Observation botanique. Histoire de l'Academie Royale des Science 35–36 (1729) (in French).
Till Roenneberg and Martha Merrow. Nature Reviews Molecular Cell Biology 6, 965-971 (December 2005)



Source image : HMMI

1 commentaire:

Seven a dit…

joli billet Tom!
"pilulle anti-décalage horaire": la mélatonine est assez efficace, je crois