uelles sont ces horloges qu contrôlent la ve des anmaux ?


 


Les différentes phases du cycle biologique annuel des animaux, tels que le développement des organes reproducteurs, la modification du pelage ou du plumage, l'ajustement de la consommation alimentaire  et de la masse corporelle, de l'hibernation… sont sous le contrôle de mécanismes complexes qui dépendent principalement des variations saisonnières et de l'alternance jour/nuit de la lumière. Tous ces processus biologiques  cycliques sont précisément régulés afin que les progénitures naissent durant la saison la plus favorable ou que l'animal soit physiologiquement préparé pour anticiper les rigueurs de l'hiver. Cette synchronisation entre les conditions du milieu, selon la latitude, et les événements biologiques fait depuis longtemps l'objet de recherches approfondies à la fois en écologie des populations animales et dans le domaine médical. Deux types de mécanismes sont utilisés par les êtres vivants pour conserver la synchronisation à long-terme entre facteurs environnementaux et processus biologiques.


Le premier mécanisme qui est le photopériodisme enregistre la part relative de la longueur du jour sur 24 heures tout au long du cycle annuel et traduit cette information sous forme de variation contrôlée de la physiologie et du comportement. En résumé, la durée de la lumière reçue va entrainer une chaîne de réactions biochimiques au niveau du cortex cérébral ce qui aura une incidence sur la libération de certaines hormones qui elles-mêmes vont induire des modifications du comportement (migrations, parades nuptiales, compétitions…) et le développement de certains organes associés à la reproduction. A titre d'exemple, chez de nombreuses espèces de mammifères et d'oiseaux, la longueur croissante des jours active la sécrétion de la prolactine, une hormone connue pour générer les soins parentaux (protection, allaitement…). A l'inverse, la diminution de la longueur du jour en été, inhibe la sécrétion de cette hormone et produit les conditions pour l'entrée en hivernage avec notamment le développement d'un pelage plus dense. 


Le second mécanisme est appelé génération d'un rythme circannuel qui lui est indépendant des conditions externes. En fait, il s'agit d'un mécanisme moléculaire interne qui contrôle la sensibilité du photopériodisme ; de manière simplifiée, il agit sur la capacité du cerveau à enregistrer ou non les variations de la longueur du jour. Ce mécanisme de synchronisation correspond à un programme circadien généré de manière endogène par un mécanisme cellulaire autonome et qui dépend d'un faible nombre de gènes appelé gènes clock ("clock genes" en anglais) situés dans des cellules dites calendaires et qui interagissent entre eux pour contrôler de manière cyclique leur propre activité, même lorsque les conditions de l'environnement sont constantes. Ces gènes clock sont, par exemple, responsables de l'alternance entre activité et repos au cours de la journée et contrôlent l'activité cellulaire de certains organes. Ceci s'observe aussi bien chez les insectes que chez les mammifères. Chez l'homme ces progrès scientifiques permettent de mieux programmer l'administration des médicaments voire de prévoir la vitesse d'évolution de certains cancers.  


Il existe donc une horloge centrale qui synchronise les différents mécanismes biologiques sous l'influence de la lumière. Cette horloge permet notamment à  l'organisme de s'ajuster au changement photopériodique de l'environnement. Cette capacité est d'autant plus importante chez les oiseaux migrateurs au long-court et qui en quelques jours se déplacent sur plusieurs latitudes entre leur quartier d'hivernage et de reproduction. Ceci suggère également que les facteurs immédiats telles que les températures ambiantes et les conditions alimentaires qui sont en particulier liés aux changements climatiques, ont une influence limitée ou subordonnée comparée à la photopériode ou aux gènes clock qui contrôlent pour la plus large part les modifications comportementales et la physiologiques de l'organisme. Les recherches sur les contrôles moléculaires de la synchronisation des mécanismes biologiques sont à leur début, mais gageons qu'elles ouvriront de nouvelles perspectives pour mieux comprendre l'adaptation des populations animales à des changements environnementaux toujours plus rapides.  


 


Référence : Lincoln et al. 2003. Clock genes in calendar cells as the basis of annual timekeeping in mammals-an unifying hypothesis. J. of Endocrinology 179: 1-13.



Dernière modification de cet article le 17/06/2008 à 22h37