Le cerveau multidimensionnel

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Les photorécepteurs parlent aux photorécepteurs pour synchroniser les rythmes
veille-sommeil de la drosophile

Chez tous les animaux une horloge circadienne située dans le cerveau contrôle les rythmes veille-sommeil. Elle met en jeu des gènes d’horloge découverts chez la mouche drosophile et très conservés au cours de l’évolution.

L’horloge cérébrale se synchronise avec les cycles jour-nuit principalement grâce aux changements de lumière et de température. Chez la drosophile, la synchronisation par la lumière repose sur la protéine photoréceptrice Cryptochrome, sensible à la lumière bleue et présente dans les neurones d’horloge. Par ailleurs, ceux-ci perçoivent la lumière de façon indirecte, via les neurones photorécepteurs du système visuel. Ceux-ci expriment chacun une des six rhodopsines différentes dont la sensibilité va de l’ultra-violet au rouge. Les neurones photorécepteurs utilisent l’histamine comme neurotransmetteur et le récepteur à l’histamine Ort est présent dans les interneurones qui transmettent l’information lumineuse depuis la rétine jusqu’au centres cérébraux qui traitent l’information visuelle. Un deuxième récepteur, HisCl1, est utilisé dans les photorécepteurs pour renforcer la spécificité de détection des couleurs.

Les travaux publiés dans Nat. Commun. par deux équipes de l’Institut (F. Rouyer et D. Vasiliauskas) montrent qu’une catégorie particulière de photorécepteurs rétiniens, qui expriment la rhodopsine 6 sensible au vert, utilisent le récepteur à l’histamine HisCl1 pour percevoir les informations lumineuses en provenance des autres photorécepteurs et synchroniser les rythmes veille-sommeil. Les neurones photorécepteurs à rhodopsine 6 jouent donc un double rôle inattendu, photorécepteur sensible au vert et interneurone sensible de façon indirecte à d’autres longueurs d’onde. Cette double fonction définit deux circuits indépendants pour la synchronisation de l’horloge cérébrale par la lumière perçue via la rétine. Elle constitue un parallèle fonctionnel aux cellules ganglionnaires intrinsèquement photoréceptrices de la rétine mammifère, qui sont d’une part des interneurones collectant l’information lumineuse en provenance des cônes et des bâtonnets, et d’autre part des photorécepteurs grâce à l’expression de la mélanopsine. Ces travaux dévoilent une complexité inattendue dans l’organisation anatomique et neurophysiologique des circuits rétiniens. Ils suggèrent que les variations de couleur pourraient jouer un rôle important dans la synchronisation des rythmes circadiens ou dans d’autres effets de la lumière sur le cerveau.

- Article paru dans la revue Nature Communications, le 16 janvier 2019.
The HisCl1 histamine receptor acts in photoreceptors to synchronize Drosophila behavioral rhythms with light-dark cycles. Faredin Alejevski, Alexandra Saint-Charles, Christine Michard-Vanhée, Béatrice Martin, Sonya Galant, Daniel Vasiliauskas & François Rouyer. DOI : 10.1038/s41467-018-08116-7.

- PubMed PMID : 30651542

 


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