La vie en bleu : des ADN photolyases aux photorécepteurs régulant les horloges biologiques

Abstract

Depuis les cyanophycees jusqu'à l' homme, certaines fonctions vitales suivent des rythmes circadiens fonctionnant de manière autonome selon une periode propre d'environ 24 heures. Pour etre adaptee aux variations saisonnieres de la duree du jour, la longueur de cette periode est en permanence exactement ajustee a 24 heures par la lumiere. Ce photo-entrainement implique le couplage entre l' horloge moleculaire et un (ou plusieurs) photorecepteur(s) qui transmet(tent) l' information lumineuse. La nature de ces photorecepteurs est longtemps demeuree inconnue. Cependant, l' absence de photo-entrainement chez des animaux sans yeux suggérait fortement leur présence dans la rétine. La rhodopsine, souvent citee comme molecule candidate, repondait toutefois mal aux criteres definissant un photorecepteur circadien. En 1998, nous avons montre que les cryptochromes, photorecepteurs a lumiere bleue communs aux plantes et aux animaux, représentaient de bien meilleurs candidats. Ces éléments constitutifs de l' horloge biologique eucaryote ont une séquence nucléotidique proche de celle d' enzymes de réparation de l' ADN, les photolyases.

UV-C produce specific DNA damage such as pyrimidine dimers. These photolesions are repaired by, among others, the DNA photolyases which are blue-light activated enzymes found from cyanophycea to lower mammals. However, photolyases are not present in man and placental mammals. The discovery in 1995 of a photolyase-like gene in man led to the discovery of mammalian cryptochromes, homologs of recently discovered plant blue-light photoreceptors and orthologs of photolyases. Cryptochromes do not repair DNA: in plants, they are involved among others in growth, flowering and resetting the biological cloks along with the red-light photoreceptors phytochromes. But it has first been shown in mammals that they act in resetting circadian rythms and that they are also true components of the biological clock. Beyond that, the expression of both the cryptochromes and the clock genes throughout the body is large. Their role may thus be multiple, leading to major medical applications.