Une percée dans les mystères circadiens

Pour mieux accorder leur métabolisme à la source d’énergie essentielle qu’est le soleil, les végétaux s’appuient sur une horloge interne, l’horloge circadienne, qui permet de synchroniser l’activité des cellules, notamment la photosynthèse, avec l’alternance jour/nuit. Les détails de cette régulation restaient cependant inconnus. Le voile se lève car une équipe internationale, rassemblant des chercheurs au Royaume-Uni, au Japon et aux États-Unis, a découvert une voie de signalisation indispensable à ce contrôle métabolique.
En étudiant des mutants d’Arabidopsis thaliana sous différentes longueurs d’ondes du visible, ils ont identifié une protéine impliquée dans la médiation du rythme circadien sur l’activité des chloroplastes. Issu d’un gène nucléaire, le facteur Sigma 5 est même indispensable à la régulation de la photosynthèse en fonction de l’alternance jour/nuit en influant sur la transcription de plusieurs gènes via une régulation des ARN polymérases du chloroplaste. D’après les chercheurs, le système est très finement contrôlé : un facteur sigma régule plusieurs gènes chloroplastiques et chacun de ces gènes est sensible à l’action de différentes protéines régulatrices.
En termes d’évolution, ces travaux mettent aussi en évidence un mécanisme conservé de médiation de l’information circadienne. Les facteurs sigma sont un ensemble de protéines hérité des procaryotes et chez les bactéries, elles jouent un rôle central de régulation de l’ARN polymérase. Bien que nucléaire, le facteur Sigma 5 d’A. thaliana n’en est donc pas moins une protéine procaryote. Il semble donc que le mécanisme de régulation auquel il participe chez la plante supérieure soit un système de transmission de l’information circadienne commun à des organites pourvus de systèmes génétiques distincts. Il pourrait même constituer un élément partagé à travers la vie photosynthétique.

Noordally ZB et al. (2013) Science 339, 1316-9

L’activation des gènes a été étudiée sous différentes longueurs d’ondes.
© Avec l’aimable autorisation d’Antony Dodd / University of Bristol