Toute la vie sur terre est règlée par un dualisme d’influence entre la terre et le soleil. Les pêcheurs , les jardiniers le savent. En médecine, on commence à s’y intéresser, sans bases moléculaires tangibles. Mais ces études récentes vont changer la donne.
Même si nous nous réveillons plus souvent aujourd’hui au son d’un réveil qu’aux premières lueurs de l’aube, notre corps reste toujours à l’heure du soleil. Chez les humains, comme chez de nombreux autres animaux, des montres biologiques sophistiquées appelées horloges circadiennes synchronisent les rythmes du corps avec les battements du lever du jour et de la tombée de la nuit. Les protéines cryptochromes sont des éléments importants de l’horloge circadienne de nombreux organismes, soit en détectant la lumière, comme chez les plantes, soit en se coordonnant avec d’autres protéines qui le font, comme chez les humains.
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Pour synchroniser leurs horloges circalunaires, les organismes doivent d’une manière ou d’une autre détecter la lumière de la lune et la distinguer de la lumière du soleil, qui est essentiellement le même type de lumière, mais en beaucoup plus intense. La manière exacte dont les cellules parviennent à respecter un calendrier lunaire – pour distinguer non seulement le clair de lune du soleil, mais aussi la pleine lune et la nouvelle lune – reste encore largement mystérieux.
Récemment, les scientifiques ont commencé à se demander si les cryptochromes pourraient être impliqués dans les horloges lunaires, comme ils le sont dans les rythmes circadiens. En 2007, des scientifiques ont trouvé des indices dans certains coraux qui exprimaient plus activement les protéines cryptochromes sous la lumière.
Il y a quelques années, Wolf s’est associé à la chronobiologiste Kristin Tessmar-Raible des laboratoires Max Perutz de l’Université de Vienne pour cultiver P. dumerilii, car il synchronise sa reproduction avec les phases de la lune. Ils ont prouvé qu’un cryptochrome sensible à la lumière appelé L-Cry est un élément essentiel de l’horloge lunaire du ver. Les travaux de leur équipe, publiés en 2022 , ont montré que la protéine peut distinguer l’obscurité de la lumière du soleil, ainsi que le clair de lune.
Cependant, le fonctionnement de la protéine n’était pas clair. En fait, aucune horloge circalunaire d’un seul organisme n’a été comprise au niveau biochimique.
“Cela a été assez négligé”, a déclaré Wolf. « Ce signal mineur au clair de lune n’a pas été pris au sérieux. C’était toujours le soleil contre l’obscurité.
Pour savoir comment fonctionne L-Cry, les chercheurs ont voulu capturer comment sa structure changeait lorsqu’elle était exposée à la lumière. Wolf a expédié des protéines L-Cry de vers à l’Université de Cologne afin qu’elles puissent être imagées dans le laboratoire de biochimie structurale d’ Elmar Behrmann , spécialisé dans les protéines sensibles et éphémères. Mais l’équipe expérimentée de Behrmann a lutté pendant des années pour que L-Cry se comporte suffisamment bien pour être visualisé par son microscope cryoélectronique.
Dans l’obscurité, les protéines L-Cry de P. dumerilii s’associent sous forme de paires liées appelées dimères. Lorsqu’ils sont exposés à une lumière solaire intense, les dimères se divisent à nouveau en deux monomères.
C’est le contraire de la façon dont les cryptochromes sensibles à la lumière distinguent la lumière du soleil de l’obscurité dans les plantes, a déclaré Crane. Les cryptochromes végétaux se regroupent au soleil et se désagrègent dans l’obscurité.
La forme du clair de lune de L-Cry n’a pas été directement capturée dans ces expériences, mais la nouvelle compréhension des structures dimères révèle comment L-Cry distingue le clair de lune de la lumière du soleil. La forme clair de lune de la protéine ne peut être créée qu’à partir du dimère sombre, et non à partir de la forme flottante de la lumière solaire. Cela permet d’expliquer comment les vers évitent de confondre la faible lumière de l’aube et du crépuscule avec le clair de lune.
Bien que cette étude se concentre sur une seule protéine chez un animal, il y a des raisons de penser que ce mécanisme de synchronisation lunaire fait partie d’une histoire évolutive qui va au-delà des romances tragiques au clair de lune du ver à poils. “Il est fort possible que d’autres types de cryptochromes utilisent également ce type de mécanisme”, a déclaré Crane.
D’autres animaux ont des cycles de reproduction mensuels, bien qu’ils ne soient pas nécessairement directement liés à la lune. Nous, les humains, par exemple, avons un cycle qui est à peu près de la même durée que le cycle lunaire, a déclaré Tessmar-Raible. “Le cycle menstruel, par définition, est un oscillateur mensuel.”
Tout rôle possible des phases de lune dans la synchronisation du cycle menstruel humain est très controversé . Même ainsi, les règles, les mois et la lune pourraient partager bien plus que des racines étymologiques. Les hormones des vers à poils qui oscillent en synchronisation avec les phases lunaires ont de proches cousines chez les humains, a déclaré Tessmar-Raible. “Je ne pense pas qu’il soit exagéré de dire que les vers pourraient ouvrir la voie à la compréhension du calendrier de reproduction mensuel chez les humains.” Peut-être que nos rythmes modernes de 28 jours sont des restes de l’évolution, bricolés à partir de morceaux d’horlogerie cellulaire plus ancienne qui, dans une mer primordiale peu profonde, aidaient autrefois les vers marins à suivre le cycle de la lune.