http://www.bulletins-electroniques.com/actualites/67684.htm
Des chercheurs de l'Université de Californie du Sud (USC) ont étudié les rythmes d'expression génétique de la moule Mytilus californianus et ont découvert que ces mollusques marins, dont la vie est rythmée par les marées, sont basés principalement sur le cycle jour-nuit, appelé cycle circadien. D'autres études récentes démontrent l'importance du cycle circadien dans la biologie de très nombreuses espèces vivantes.
Good morning, sunshine
L'existence de rythmes biologiques a été théorisée depuis l'antiquité, notamment via l'étude des rythmes de floraison ou de croissance des plantes. Au XVIIe siècle, le médecin italien Santorio Santorio met en évidence l'existence d'un rythme circadien chez l'Homme, en étudiant les variations de poids d'un patient au cours de la journée. En 1729, le français Dortous de Mairan démontre le caractère endogène du rythme circadien chez Mimosa pudica. Même placée dans l'obscurité totale, cette plante continue d'ouvrir et de fermer sa fleur en accord avec le cycle jour/nuit. Les recherches se poursuivent et le terme "circadien" est inventé en 1959 par l'américain Franz Halberg, qui pose les bases de la chronobiologie : l'étude des rythmes du vivant.
Les études menées dans ce domaine ont démontré que, dans chaque être vivant, une partie des gènes est exprimée de façon périodique. D'un gène à l'autre, le rythme d'expression peut être différent. Cette expression cyclique entraîne la régulation de nombreux paramètres physiologiques tels que l'éveil et le métabolisme. Le principal rythme observé est le rythme circadien, correspondant aux 24 heures de cycle jour/nuit. Il a été démontré que ce rythme est régulé de façon endogène par un certain nombre de gènes "horloge". L'exposition à la lumière du soleil joue cependant aussi un rôle et permet de réinitialiser les gènes horloge lorsque le rythme circadien est décalé par rapport au cycle jour/nuit. Cette propriété permet par exemple de s'adapter au décalage horaire après un long voyage (voir BE Etats-Unis 229 : "Rythmes biologiques et cognition : molécule miracle et vols longs courrier" [1]). La perturbation de ce rythme (due à de longs voyages ou à des contraintes de travail, par exemple) génère un stress pouvant provoquer insomnie et dépression chez l'être humain.
Des résultats inattendus concernant les cycles des moules
Les membres du programme de biologie marine environnementale de l'USC s'intéressent à Mytilus californianus afin de découvrir les stratégies de survie développées par cette espèce. Cette moule se développe en effet au niveau de l'estran (la zone située entre les niveaux de la mer à marée haute et à marée basse) et subit par conséquent des variations radicales de son environnement : changements de température et d'état d'immersion. Mytilus californianus, a développé des stratégies pour survivre à ces variations : lorsqu'elle est exposée à l'air libre, elle ferme sa coquille et acquiert un métabolisme anaérobie (privé d'oxygène) ; lorsqu'elle est immergée, elle ouvre sa coquille, respire et se nourrit. Ce comportement traduit l'existence d'un rythme biologique basé sur la périodicité des marées et les variations thermiques que les chercheurs ont voulu étudier. Ils ont pour ce faire développé un modèle mathématique leur permettant d'intégrer les données obtenues en étudiant l'expression de plus de 2.000 gènes au cours du temps.
Etant donné les profonds changemens biologiques opérés par Mytilus californianus suivant la marée, les chercheurs s'attendaient à montrer que le rythme biologique principal chez cette espèce est basé sur le cycle des marées, d'environ 12 heures. Ils ont étudié le profil d'expression génétique des moules, tout d'abord en laboratoire (en créant une marée artificielle grâce à une pompe dans un aquarium) puis dans le milieu naturel. Le résultat, inattendu, a été le même dans les deux cas : plus de 40 pourcent des gènes de Mytilus voient leur expression osciller périodiquement et près de 90 pourcent d'entre eux oscillent en suivant le rythme circadien. En accord avec ces résultats, ils ont observé que les gènes "horloge" voyaient eux aussi leur expression osciller suivant un cycle de 24 heures. Cette étude [3] démontre que le cycle circadien est au coeur des rythmes biologiques, même pour certaines espèces soumises à des variations environnementales de période différente.
Le rythme circadien, toujours plus au coeur de la biologie humaine
Le rythme circadien et ses effets physiologiques ne sont pas bien connus aujourd'hui mais des recherches récentes dévoilent encore de nouvelles connexions entre le rythme circadien et certains phénomènes physiologiques et pathologiques. Une étude menée au Brigham and Women's Hospital à Boston [4] a ainsi démontré le lien existant entre le cycle circadien et le pic d'activation des plaquettes sanguines observé au réveil. Ce pic d'activation est relié à un risque accru d'accident vasculaire cérébral ou de crise cardiaque au réveil. Cette découverte constitue le premier pas vers une meilleure compréhension des mécanismes à l'oeuvre dans ce phénomène et pourrait à terme permettre de réduire ce risque.
Le caractère central des rythmes circadiens dans la biologie de nombreuses espèces en fait un sujet d'étude important, avec des applications possibles dans des domaines variés. Par exemple, des chercheurs de l'Université de Saint Louis étudient actuellement les mécanismes d'inhibition génétique de la plante Arabidopsis thaliana, capable (grâce à certains gènes impliqués dans ses mécanismes chronobiologiques) de bloquer l'expression de gènes viraux. Cette capacité pourrait être utilisée pour lutter contre le VIH.
Source : BE Etats-Unis numéro 259 (16/09/2011) - Ambassade de France aux Etats-Unis / ADIT - http://www.bulletins-electroniques.com/actualites/67684.htm
