Comment les animaux apprécient-ils le temps?
Les horloges biologiques sont ce que l’on appelle des oscillateurs endogènes, qui fournissent à un organisme des informations sur le temps. «Tout comme le balancier d’une vieille horloge, l’oscillation auto-entretenue des horloges biologiques permet à un organisme d’ajuster sa physiologie et son comportement», explique Joerg Albert, coordinateur du projet Clock Mechanics, de l’University College London au Royaume-Uni (et actuellement à la Carl von Ossietzky University Oldenburg en Allemagne). «Il peut s’agir du moment de la journée comme dans les horloges circadiennes, ou du moment après l’alimentation (horloges métaboliques), ou même de l’état de la marée (horloges à marée).» Ces horloges doivent être réglées à la bonne heure, pour rester alignées sur le monde extérieur. C’est pourquoi la plupart des horloges biologiques sont dotées de capacités sensorielles. Elles perçoivent par exemple l’état de la lumière (est-ce le jour ou la nuit?), la température ambiante (fait-il chaud ou froid?) ou les bruits de l’environnement (est-ce calme ou bruyant?). «Il existe de nombreux moments importants d’un point de vue biologique: l’heure du repas, l’heure de l’accouplement, l’heure du coucher, et c’est pourquoi il existe de nombreuses horloges biologiques différentes», explique Joerg Albert. «Toutes ces horloges reçoivent différents types d’informations et perçoivent différentes parties du monde. Toutes ces informations sont intégrées d’une manière ou d’une autre.»
Nouvelles approches moléculaires et comportementales
L’objectif du projet Clock Mechanics, financé par le Conseil européen de la recherche (CER), était de mieux comprendre le fonctionnement de cette intégration. «Nous nous sommes concentrés sur les interactions entre les systèmes circadiens et mécanosensoriels, tels que les oreilles antennaires des insectes, des drosophiles et des moustiques vecteurs de maladies», ajoute Joerg Albert. «Nous voulions savoir comment le temps circadien affecte la mécanosensation et comment les systèmes mécanosensoriels contribuent à la mesure du temps biologique.» Pour ce faire, Joerg Albert et son équipe ont développé et affiné de nouvelles approches moléculaires, comportementales et biophysiques. Ils ont également procédé à une analyse ciblée de la perte auditive liée à l’âge chez les drosophiles.
Systèmes circadiens et audition
Le projet a permis de faire un certain nombre de découvertes intéressantes sur la manière dont les systèmes circadiens interagissent avec l’audition. «Chez les moustiques, par exemple, les variations des tonalités de vol entraînent des changements dans la sensibilité auditive des mâles», explique-t-il. «Cela permet de préparer leur ouïe aux essaims d’accouplement, qui se forment au crépuscule.» De même, chez les drosophiles, les modulations circadiennes de gènes régulateurs clés entraînent des changements de la sensibilité auditive, ce qui contribue à préparer les oreilles des mâles et des femelles à leur accouplement à l’aube. «D’un point de vue scientifique, notre projet a également permis de mettre en évidence la façon dont le système circadien module la perception sensorielle», ajoute-t-il. «Cela pourrait déboucher sur de nouvelles mesures de lutte contre les moustiques, car sans audition, aucun moustique ne peut se reproduire.»
Synchroniser le comportement avec l’environnement
Selon Joerg Albert, ces découvertes pourraient aussi un jour aider les scientifiques à mettre au point de nouveaux moyens de corriger, de prévenir ou d’atténuer la perte d’audition chez l’homme. Un autre aspect pertinent pour les horloges humaines comme pour celles des moustiques est la découverte que les conflits sensoriels — la non-concordance de deux stimuli de réglage du temps — peuvent avoir des effets dramatiques sur des organismes entiers. «Le décalage horaire entre les différentes horloges corporelles peut engendrer des pathologies», explique Joerg Albert. «Cet aspect a donné naissance à une nouvelle branche de la médecine appelée chrono-médecine, dont l’ampleur et la pertinence ne manqueront pas de croître dans le futur.» En effet, Joerg Albert estime que le projet Clock Mechanics a ouvert la voie à de nombreuses nouvelles possibilités de recherche. «Le projet nous a inspiré des questions qui méritent d’être étudiées et nous a fourni de nouveaux outils à cette fin», fait-il remarquer. «Nous essaierons de découvrir, par exemple, comment des systèmes sensoriels spécifiques sont optimisés pour des moments précis de la journée et comment, d’une manière générale, les animaux synchronisent leur comportement avec leur environnement.»
Mots‑clés
Clock Mechanics, biologique, circadien, chrono-médecine, métabolique, moustique, mécanosensoriel
