Circadian light-input pathways in Drosophila melanogaster

Voies d'entrée des informations lumineuses pour l'horloge circadienne chez Drosophila melanogaster L'horloge circadienne endogène est un système fondamental présent dans la majorité des organismes vivants, qui fonctionne pour réguler et synchroniser les rythmes quotidiens des processus physiologiques et comportementaux. Cette régulation temporelle complexe des processus biologiques est pilotée par un mécanisme moléculaire impliquant des boucles de rétroaction transcriptionnelles-translationnelles, générant des oscillations de l'expression des gènes de l'horloge. Chez Drosophila melanogaster, ce mécanisme auto-entretenu fonctionne au sein d'un sous-ensemble d'environ 150 neurones cérébraux appelés neurones d'horloge. Ces neurones synchronisent leurs horloges moléculaires par le biais d'une communication inter-neuronale, ce qui fait de l'horloge cérébrale un réseau neuronal unifié qui génère des rythmes circadiens robustes. Une caractéristique essentielle de l'horloge circadienne est sa capacité à se synchroniser avec des signaux environnementaux externes, ce qui permet aux organismes de s'adapter de manière proactive aux changements environnementaux en alignant leur comportement et leur physiologie sur des moments précis de la journée. Les horloges circadiennes sont entraînées par des facteurs de synchronisation externes connus sous le nom de zeitgebers, la lumière étant le plus puissant et le plus fiable de ces signaux. Outre la lumière, d'autres facteurs tels que la température, ou les interactions sociales jouent également un rôle dans la facilitation de l'entraînement circadien. Chez la drosophile, la photoréception circadienne englobe de nombreuses voies qui utilisent divers photorécepteurs pour ajuster finement la synchronisation de l'horloge. Cette entrée sensorielle peut être largement catégorisée en deux voies : l'une impliquant le photorécepteur sensible à la lumière bleue CRYPTOCHROME (CRY), exprimé dans la majorité des cellules de l'horloge, et l'autre utilisant les voies d'entrée visuelles médiées par différentes rhodopsines. Cette thèse porte sur les différentes voies d'entrée de la lumière qui synchronisent les horloges neuronales avec les cycles lumière-obscurité externes. Trois études ont été menées dans le cadre de ce travail, explorant des aspects distincts de la photoréception. Le premier projet met en évidence la contribution de l'entrée de lumière médiée par les ocelles, révélant le rôle des photorécepteurs des ocelles exprimant Rh2 dans le photo-entraînement du comportement locomoteur des mouches et le circuit neuronal sous-jacent. Le deuxième projet étudie l'entrée de lumière non cellulaire autonome médiée par CRY, mettant en lumière les fonctions collaboratives des neurones de l'horloge et les mécanismes neuronaux distribuant les signaux CRY dans le réseau de l'horloge cérébrale. La troisième étude se concentre sur le circuit neuronal encore inconnu qui relie la rétine aux neurones de l'horloge, et plus particulièrement sur le rôle des photorécepteurs R8 dans la transmission des signaux aux neurones de l'horloge. Les résultats de ce travail permettent de mieux comprendre comment les rythmes biologiques se synchronisent avec les conditions lumineuses ambiantes en révélant certains mécanismes neuronaux et processus moléculaires par lesquels les neurones de l'horloge perçoivent les diverses entrées lumineuses.