Le fitness a besoin du bon timing
Composants moléculaires de l'horloge endogène dans la lignée verte
La vie sur Terre fonctionne par cycles de 24 heures. Des minuscules bactéries aux êtres humains, les organismes s'adaptent aux modifications du jour et de la nuit. Des facteurs externes, tels que des changements de lumière et de température, sont nécessaires pour régler l'horloge. De nombreux processus métaboliques sont contrôlés par l'horloge endogène. Des scientifiques de l'université d'Iéna ont étudié les rythmes moléculaires de l'horloge endogène dans la "lignée verte". Dans une publication actuelle dans la revue "Plant Physiology", l'équipe dirigée par le professeur Maria Mittag de l'Institut Matthias Schleiden donne un aperçu de leur base génétique.
La doctorante Anxhela Rredhi de l'université d'Iéna présente des cultures de l'algue verte Chlamydomonas reinhardtii : à gauche le type sauvage et à droite un mutant dépourvu d'un cryptochrome spécifique. Les algues mutantes contiennent beaucoup plus de pigments.
Jens Meyer/Uni Jena
La "lignée verte" englobe les algues vertes, les mousses, les fougères, les gymnospermes et les plantes à fleurs. Ces organismes produisent une part importante de l'oxygène présent sur Terre et sont donc indispensables à tous les autres êtres vivants. La photosynthèse de ces organismes verts - la conversion duCO2 et de l'eau en glucose et en oxygène - dépend de la lumière, de sorte qu'il est crucial de bien synchroniser ces processus. Les plantes se préparent à la période de lumière du jour avant même le lever du soleil et peuvent ainsi utiliser la phase de lumière le plus efficacement possible pour obtenir des rendements optimaux de la photosynthèse et des autres voies métaboliques. En conséquence, elles ont une meilleure croissance et survivent à leurs concurrents. "La santé des organismes photosynthétiques dépend de l'intégrité de leurs horloges endogènes", explique Maria Mittag. La professeure de botanique générale et son équipe ont donc étudié comment l'horloge endogène s'est développée au cours de l'évolution des organismes de la lignée verte. À cette fin, les chercheurs ont étudié les gènes de l'horloge de divers organismes modèles de la lignée verte, en commençant par des organismes unicellulaires comme l'algue verte Chlamydomonas reinhardtii, en passant par l'hépatique Marchantia polymorpha, jusqu'aux plantes supérieures, comme le cresson de terre, Arabidopsis thaliana.
Les cryptochromes sont "conservés" dans l'évolution
Les chercheurs ont découvert que certains gènes impliqués dans les rythmes circadiens sont présents chez tous les organismes étudiés de la lignée verte, tandis que d'autres gènes d'horloge diffèrent de manière significative. Parmi les gènes de l'horloge endogène qui ont été "conservés" au cours de l'évolution figurent les cryptochromes. Il s'agit de molécules réceptrices grâce auxquelles les plantes terrestres détectent la lumière bleue. "Les cryptochromes sont importants pour l'entraînement et la régulation de l'horloge circadienne ; ils jouent ce rôle non seulement chez les plantes terrestres et les algues, mais aussi chez les champignons, les insectes et les mammifères", explique le Dr Jan Petersen, membre de l'équipe de recherche et premier auteur du présent article.
Jusqu'à présent, l'équipe de Maria Mittag a étudié les cryptochromes dans l'organisme modèle Chlamydomonas reinhardtii. Son génome code même pour quatre cryptochromes différents. Si deux de ces cryptochromes sont impliqués dans l'horloge circadienne, la fonction des deux autres était encore inconnue. Pour analyser en détail le rôle de l'un de ces cryptochromes à la fonction inconnue, l'équipe de recherche d'Iéna a comparé des cellules d'algues de type sauvage avec des mutants dans lesquels le gène de cette molécule réceptrice a été éliminé. "Nous avons pu déterminer que les algues mutantes se développent beaucoup plus lentement que les cellules d'algues de type sauvage", explique Anxhela Rredhi, doctorante.
Le cryptochrome nouvellement étudié influence les structures cellulaires responsables de la photosynthèse.
"Cependant, nous avons été surpris de constater que les algues mutantes étaient plus vertes que les algues de type sauvage", explique Anxhela Rredhi. Plus de couleur sous forme de pigments verts devrait en effet se traduire par une meilleure photosynthèse et donc une croissance accrue, puisque ces molécules captent la lumière pour la photosynthèse. Les chercheurs ont finalement trouvé une explication. Grâce à la microscopie électronique, ils ont pu constater que les membranes cellulaires dans lesquelles se déroule la photosynthèse sont plus denses sans le cryptochrome que dans les cellules de type sauvage. "D'une part, cela donne à l'algue un aspect vert plus foncé", explique le Dr Petersen. "D'autre part, les cellules se font plus d'ombre les unes aux autres, de sorte que la lumière atteint moins les membranes internes, ce qui a un effet négatif sur la croissance des algues."
On ne sait pas encore exactement comment le cryptochrome récemment étudié influence ces structures cellulaires. L'équipe de recherche va maintenant chercher à savoir s'il joue également un rôle dans l'horloge circadienne.
Note: Cet article a été traduit à l'aide d'un système informatique sans intervention humaine. LUMITOS propose ces traductions automatiques pour présenter un plus large éventail d'actualités. Comme cet article a été traduit avec traduction automatique, il est possible qu'il contienne des erreurs de vocabulaire, de syntaxe ou de grammaire. L'article original dans Anglais peut être trouvé ici.
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