Examiner les insectes pour comprendre nos rythmes biologiques
Si vous deviez mener des recherches dans ce domaine, vous ne penseriez certainement pas à orienter votre recherche vers les insectes. C'est pourtant ce qu'a fait le projet INSECTIME, financé par l'UE. «Nous nous sommes intéressés aux rythmes circadiens et saisonniers des mouches des fruits, des mouches de l'olivier, des gendarmes et des guêpes parasites, qui sont particulièrement intéressants pour comprendre les aspects temporels de la santé humaine et du bien-être», déclare Charalambos Kyriacou, coordinateur du projet. Le rythme des insectes INSECTIME avait un objectif: mieux comprendre nos rythmes biologiques en étudiant nos horloges circadienne et saisonnière. Les horloges circadiennes sont des mécanismes moléculaires qui régulent les processus biologiques et montrent une oscillation endogène d'environ 24 heures. Ces rythmes ont été largement observés non seulement chez les humains, mais également chez les plantes, les animaux, les champignons et les bactéries. «Ces rythmes permettent à l'organisme de prévoir, plutôt que de simplement y réagir, les fluctuations environnementales quotidiennes dues à la rotation de la Terre autour de son axe», explique M. Kyriacou. Les progrès technologiques ont permis à la société d'échapper aux contraintes temporelles habituellement imposées par l'environnement naturel, ce qui a produit des modèles comportementaux, des horaires de repas et des régimes d'éclairage altérés et irréguliers. On a récemment montré qu'un grand nombre de maladies et de problèmes de santé étaient induits ou aggravés par une perturbation chronique de l'horloge circadienne. C'est le cas par exemple des travailleurs postés, qui représentent environ 20 % de la population active. D'un autre côté, les horloges saisonnières régulent des processus physiologiques et comportementaux qui se répètent tous les 12 mois. Ces changements saisonniers sont dus au changement d'inclinaison de l'axe de la Terre et à sa rotation autour du soleil. «Tout au long de l'année, nous connaissons des changements d'appétit, d'humeur, de poids, de sommeil et de fertilité», déclare M. Kyriacou. «Dans certains cas, en particulier dans des conditions environnementales extrêmes, l'ampleur de ces cycles peut devenir pathologique et mener à la dépression.» Une mouche sur un mur La similarité étonnante entre les rouages moléculaires de l'horloge de 24 heures des mouches et des mammifères signifie que l'étude de ce mécanisme chez les insectes, et de la façon dont il s'adapte à l'environnement, apporte des informations sur l'horloge humaine. «En effet, la mouche des fruits, Drosophila melanogaster, a ouvert la voie à l'analyse génétique des cycles circadiens et une grande partie de ce que nous savons sur les rythmes mammaliens provient de l'étude de ce minuscule insecte», explique M. Kyriacou. D'après lui, la drosophile a un cycle de vie de 10 jours, ce qui permet d'effectuer des analyses génétiques beaucoup plus facilement qu'avec une souris, dont une génération dure plus de trois mois. D'autre part, suite à près de 100 ans d'analyses génétiques de la mouche, on dispose d'une boîte à outils de génétique moléculaire permettant d'exprimer n'importe quel gène dans n'importe quel tissu. Par exemple, un neurone du cerveau peut être désactivé, rendu hyperactif ou même subir une ablation. Des mouches et des hommes En utilisant ces mouches, les chercheurs d'INSECTIME ont découvert comment les signaux de lumière et de température arrivent dans l'horloge et comment les conditions cycliques naturelles de l'environnement provoquent une hibernation saisonnière. Ils ont identifié les neurones responsables de ces réponses et élucidé leur rôle dans le réseau neuronal de ~150 cellules à l'origine du comportement rythmique. «Chez les mammifères, ce comportement rythmique est déterminé par environ 20 000 neurones, mais les principes utilisés par les cellules de l'horloge pour communiquer les unes avec les autres sont presque identiques à ceux de la mouche. Ils sera donc intéressant de voir comment la recherche qu'effectue INSECTIME sur la mouche encouragera des travaux similaires sur les mammifères», conclut M. Kyriacou.
Mots‑clés
INSECTIME, rythmes circadiens, rythmes saisonniers, horloges biologiques
