HORLOGES BIOLOGIQUES
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Les rouages moléculaires d'un oscillateur biologique
La découverte des gènes d'horloge
L'utilisation de modèles expérimentaux accessibles aux techniques génétiques a conduit à la découverte des premiers mutants de l'horloge circadienne. Des mutations affectant le rythme de production des conidies chez le champignon Neurospora crassa ou les rythmes d'éclosion des adultes chez la mouche du vinaigre Drosophila melanogaster ont été mises en évidence au début des années 1970. Ces mutations peuvent abolir le rythme ou bien en modifier la période, et, chez un organisme donné, affectent généralement tous les rythmes observés. Il apparaît donc que les mêmes gènes, appelés gènes d'horloge, contrôlent différents processus rythmiques tels que l'émergence des adultes et l'activité locomotrice chez les insectes (cf. rythmes biologiques). Plusieurs gènes d'horloge ont été caractérisés et participent à un mécanisme moléculaire dont le principe est étonnamment conservé au cours de l'évolution, bien que les gènes puissent être très différents d'une espèce à l'autre.
Les protéines period et timeless de la drosophile
Le mécanisme général des horloges circadiennes a d'abord été mis en évidence chez la drosophile. Certaines mutations du gène period (perS) raccourcissent la période des rythmes comportementaux d'éclosion et d'activité locomotrice de l'animal (environ 20 heures au lieu des 24 heures du type sauvage). L'expression du gène period est elle-même régulée de façon circadienne, car des oscillations des quantités d'ARN messager correspondant sont observées avec une période de 24 heures (fig. 2). Chez les mutants ayant des rythmes comportementaux à période courte, les oscillations d'ARN messager sont également accélérées. Il apparaît donc que la mutation perS affecte l'expression du gène period lui-même, indiquant une action de la protéine period (PER) sur le fonctionnement de son propre gè [...]
Horloges biologiques. Expression de gènes d'horloge chez la drosophile.
Dessin
Dans les neurones de la tête de cette mouche, les taux d'ARN messagers (ARNm) et de protéines varient selon un rythme circadien, celui des protéines d'horloge étant en retard de 5 à 6 heures sur celui des ARNm. Les surfaces ombrées correspondent à l'entrée des protéines dans le noyau...
Crédits : Encyclopædia Universalis France
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Écrit par :
- Catherine BLAIS : maître de conférences à l'École normale supérieure
- François ROUYER : directeur de recherche à l'I.N.S.E.R.M.
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Pour citer l’article
Catherine BLAIS, François ROUYER, « HORLOGES BIOLOGIQUES », Encyclopædia Universalis [en ligne], consulté le 02 février 2021. URL : https://www.universalis.fr/encyclopedie/horloges-biologiques/