L'horloge circadienne prend des couleurs

L'aube ou le crépuscule se caractérisent non seulement par un changement dans l'intensité lumineuse (irradiance exprimée en watt par mètre carré) mais aussi par un changement dans le spectre des couleurs. Nous savions que les animaux et l'Homme ajustaient leur comportement et leur physiologie au cycle solaire en se calant sur l'intensité lumineuse. Le travail de Waimsley et al. (2015) démontre que la couleur entraîne aussi l'horloge circadienne centrale.

La vision des couleurs est différente selon les Mammifères : 90 % des espèces voient en dichromie, les Primates de l'ancien monde (singes tels chimpanzés, gorilles, orangs-outangs etc.) et l'Homme voient en trichromie.

Nous percevons la lumière grâce aux cellules de la rétine, à savoir les cellules à cône, à bâtonnet et à mélanopsine.

La création d'images visuelles est la fonction classique des cellules à cône ou à bâtonnet, alors que les tâches non-visuelles telles que le réflexe pupillaire ou la synchronisation de notre horloge circadienne sur l'alternance jour/nuit impliquent les trois catégories cellulaires.

La découverte des cellules photoréceptrices ni cône ni bâtonnet et, la démonstration qu'elles utilisent le photopigment mélanopsine, a ouvert la voie à la notion erronée que la mélanopsine est le photopigment majeur, sinon le seul, impliqué dans l'entraînement par la lumière. Cette tâche sensorielle serait monochromatique (la vision des couleurs ne jouant aucun rôle).

De fait, les bâtonnets sont plus importants pour l'entraînement par la lumière de faible intensité ; les cônes transduisent l'information lumineuse aux neurones des noyaux suprachiasmatiques aux intensités moyennes et fortes et sont capables de détecter des changements soudains en intensité lumineuse, alors que la mélanopsine détecte la lumière à forte intensité et peut être d'importance cruciale pour intégrer l'information lumineuse sur de longues périodes temporelles.

Les chercheurs ont créé une souris exprimant l'opsine L humaine dans les cellules de sa rétine. Ils ont élevé les animaux sous divers cieux pour recréer les crépuscules avec des variations d'intensité lumineuse, de couleur, d'ennuagement, et d'angle du soleil sur l'horizon en fonction de la saison.

Les mesures d'environnement lumineux ont été réalisées à Manchester qui se situe à 53° nord de l'équateur, en fonction de l'angle du soleil sur l'horizon. Les mesures comportementales et d'électrophysiologie ont été faites d'Août à Octobre 2005. Les mesures spectrales ont montré une diminution de l'intensité lumineuse et une augmentation de la lumière à courte longueur d'onde lorsque le soleil est sous l'horizon.

Conséquence pratique pour la vie d'un Rongeur :

La composition spectrale de la lumière atteignant la terre montre une variabilité moindre dans le spectre de couleurs que dans l'intensité lumineuse.

Par conséquent, le spectre de couleurs a une meilleure valeur prédictive pour le rongeur sortant de son terrier et cherchant la position du soleil … pour décider si c'est l'heure d'aller manger ou de retourner dormir !

Bertrand Kaeffer

Cet article a été rédigé par un membre de l'équipe de Techniques d'élevage. Retrouvez tous nos articles sur http://www.techniquesdelevage.fr ou http://anneetcat.wix.com/techniques-elevage.

Source : Walmsley L, Hanna L, Mouland J, Martial F, West A, Smedley AR, et al. (2015) Colour As a Signal for Entraining the Mammalian Circadian Clock. PloS Biol 13(4): e1002127. doi:10.1371/journal. pbio.1002127