Rythmicité comportementale journalière et organisation des noyaux suprachiasmatiques et de la rétine chez Lemniscomys barbarus : Démonstration de la diurnalité et de la saisonnalité de la reproduction

Abstract

Ce travail est la première description neuroanatomique et caractérisation de la rythmicité journalière et saisonnière de Lemniscomys barbarus, un rongeur capturé au nord du Maroc.

La diurnalité et les principales caractéristiques phénotypiques du fonctionnement de l’horloge circadienne de cette espèce ont été déterminées par des enregistrements de l’activité locomotrice de roue sous différentes conditions d’éclairement. Ce rongeur montre un rythme d’activité locomotrice en photopériode naturelle aussi bien qu’en cycle lumière/obscurité LD : 14/10 contrôlé. Une moyenne de 77% de l’activité se produit pendant la phase lumineuse. La persistance d’un rythme d’activité d’une période proche de 24h alors que les animaux sont maintenus en conditions d’éclairage constant prouve que le rythme quotidien de l’activité locomotrice est fondamentalement circadien. La période endogène en obscurité constante (DD) est un peu inférieure à 24h (moyenne de 23h53min) et supérieure à 24h (moyenne de 24h33min) en lumière constante (LL). Nous avons étudié la sensibilité à la lumière chez Lemniscomys barbarus par deux protocoles :1) la resynchronisation du rythme de l’activité locomotrice après une avance puis un retard de phase de 6h du cycle LD. Cette synchronisation nécessite seulement 4 jours en moyenne quelque soit le sens de décalage horaire et en considération du début ou de la fin de l’activité par rapport à la nouvelle transition nuit/jour ou jour/nuit respectivement. 2) la construction d’une courbe de réponses de phase à des créneaux lumineux de 30 minutes (200 lux) chez Lemniscomys barbarus maintenu à l’obscurité constante (DD). Cette courbe est particulièrement ample avec un maximum des retards et des avances observés à CT11=-5.7h et à CT21=+4.9h, respectivement. Un caractère très intéressant est l’absence d’une zone morte dans cette courbe de réponses de phase (comme chez l’homme). Sous différentes conditions photopériodiques, la quantité d’activité locomotrice reste relativement stable à l’exception de la photopériode la plus courte testée (LD : 06/18). La durée de la phase active présente une tendance à augmenter avec la durée de la phase lumineuse, particulièrement en photopériodes plus longues. Lemniscomys barbarus s’active avant l’allumage de la lumière et s’arrête après l’extinction de la lumière. L’angle de phase entre la fin d’activité et la transition jour/nuit est stable quelle que soit la photopériode tandis qu’une augmentation de l’angle de phase apparaît entre le début de l’activité et la transition nuit/jour dans les conditions de photophases très courtes. Les noyaux suprachiasmatiques (siège de l’horloge circadienne) de Lemniscomys barbarus ont été étudiés par approche morphofonctionnelle. Les distributions de la vasopressine (AVP), du peptide intestinal vasoactif (VIP), et du peptide libérant la gastrine (GRP) et du neuropeptide Y (NPY) délimitent deux sous régions, une dorsale riche en neurones exprimant l’AVP et une ventrale contenant des corps cellulaires à VIP ou à GRP et recevant une dense innervation NPY. Nous avons également étudié l’effet de la photopériode chez Lemniscomys barbarus. L’espèce se reproduit en jours longs. En conditions lumineuses naturelles, l’involution des gonades est incomplète mais déjà bien marquée en septembre, et maximale en janvier. De plus, l’horloge circadienne elle-même semble affectée par la photopériode : Le nombre de cellules à AVP et l’innervation NPY sont plus importants en photopériode courte qu’en photopériode longue dans les noyaux suprachiasmatiques. Par contre, l’innervation vasopressinergique du septum latéral par les noyaux du lit de la strie terminale ne semblent pas présenter de variation saisonnière.

Les caractéristiques de Lemniscomys barbarus le positionnement comme un nouveau modèle très prometteur d’études en neurobiologie des rythmes journaliers et saisonniers. Sa diurnalité en particulier le rend très attractif pour des recherches à applications humaines.