Des chercheurs étudient l’origine des rythmes circatidaux chez les escargots d’eau douce

Les organismes, y compris les humains, suivent un calendrier qui coordonne des fonctions corporelles importantes telles que les cycles veille-sommeil, le métabolisme, la production d'hormones, la fonction cognitive et les habitudes alimentaires avec les cycles environnementaux.

Si la plupart des organismes possèdent des rythmes circadiens synchronisés avec le cycle jour-nuit de 24 heures, ils ont également développé d’autres horloges internes adaptées à leur environnement local. Les animaux marins ont développé des rythmes circadiens, alignant leurs activités sur le cycle des marées de 12,4 heures, complétant ainsi les rythmes circadiens.

Des chercheurs de l'Université de Chiba ont découvert que les escargots vivant dans les zones de marée en aval ont des rythmes biologiques synchronisés avec les cycles de marée, contrairement à ceux des régions sans marée. Cette observation soulève la question de savoir si les rythmes circatidaux se développent en raison de différences d'habitat ou sont causés par des variations génétiques entre les populations.

S'appuyant sur leurs découvertes précédentes, le professeur agrégé Yuma Takahashi, ainsi que le Dr Takumi Yokomizo de l'Université de Chiba (au moment de l'étude et actuellement chercheur postdoctoral au Centre de recherche écologique de l'Université de Kyoto), ont révélé que les escargots d'eau douce vivant dans des environnements de marée ajustent progressivement leurs rythmes biologiques pour se synchroniser avec les cycles de marée.

L'étude publiée dans la revue Hérédité le 27 mars 2024, offre un aperçu de l'adaptabilité et de la divergence potentielle des rythmes biologiques en réponse aux environnements de marée.

“Cette étude a révélé des changements génétiques et non génétiques dans les rythmes biologiques lors de l'adaptation aux environnements de marée chez un escargot d'eau douce. Ce résultat pourrait conduire à une compréhension du rôle des horloges biologiques dans l'adaptation à l'environnement rythmique, qui est l'un des plus importants. problèmes de chronobiologie », explique le Dr Takahashi.

Les chercheurs ont collecté des escargots d'eau douce (Semisulcospira reiniana) dans des zones de marée et de non-tidale le long de la rivière Kiso au Japon, distantes de 20 km. Les escargots ont été divisés en deux groupes : l’un exposé à un cycle lumière-obscurité régulier de 24 heures, tandis que l’autre a subi un cycle de marée simulé de 12 heures, alternant entre la submersion à marée haute et l’exposition à l’air à marée basse.

Après une période d'entraînement de 4 semaines, les chercheurs ont analysé le comportement et les modèles d'expression génétique des escargots dans l'obscurité à une température constante de 23°C. Parmi les escargots des zones sans marée, il n'y avait pas de différences significatives dans l'intensité des rythmes circadiens et circatidaux entre les deux groupes. Cependant, les escargots des zones de marée exposées au cycle de marée simulé ont montré des rythmes circatidaux plus forts que le groupe témoin.

Il est intéressant de noter que les populations marémotrices et non marémotrices exposées à la marée simulée ont montré une augmentation du nombre de gènes oscillant vers le rythme circadien et une diminution des gènes oscillant vers le rythme circadien (gènes dont l'activité fluctue en fonction du cycle de marée et du cycle diurne, respectivement). . Les escargots qui s'étaient déjà adaptés aux cycles de marée des rivières au début de leur vie possédaient un plus grand nombre de gènes d'oscillation circatidale que la population non-tidale.

Ces résultats impliquent que les rythmes d'expression des gènes contrôlés par l'horloge biologique sont sensibles aux changements environnementaux et peuvent être influencés par les changements génétiques résultant de l'adaptation environnementale.

“Notre étude s'est concentrée sur la flexibilité des horloges biologiques et a découvert leur potentiel à modifier les rythmes biologiques en fonction des cycles environnementaux dominants”, explique le Dr Takahashi.

Les perturbations des rythmes biologiques peuvent avoir un impact négatif sur divers processus physiologiques. Les résultats de cette étude pourraient améliorer notre compréhension de la manière dont les organismes s’adaptent aux conditions environnementales changeantes et s’avérer utiles dans le traitement des maladies chronobiologiques à l’avenir.