Rythmes d’alimentation : Comment les animaux savent-ils quand c’est l’heure du déjeuner ?

Comment les animaux savent-ils naturellement quand il est temps de manger ? Pour répondre à cette question, des chercheurs de l’Université métropolitaine de Tokyo ont étudié les rythmes alimentaires des mouches des fruits.

De nombreux membres du règne animal se nourrissent à peu près aux mêmes heures chaque jour. Cette routine alimentaire ponctuelle est une réponse à des facteurs environnementaux, tels que la lumière, la température, la disponibilité de la nourriture et les menaces potentielles des prédateurs.

Rythme circadien

Veiller à ce que ces heures d’alimentation correspondent à des conditions optimales est essentiel pour la survie, une digestion efficace et le bien-être général. Un facteur clé qui régit les horaires alimentaires des animaux est le rythme circadien.

Ce cycle physiologique est partagé par un vaste spectre d’organismes, allant des animaux et plantes aux bactéries et algues. Il agit comme « l’horloge maîtresse », pilotant les comportements rythmiques.

Horloges périphériques

Les animaux possèdent également des « horloges périphériques » avec des voies biochimiques uniques qui peuvent s’ajuster en fonction de signaux externes comme l’alimentation. Cependant, la relation directe entre ces horloges et les comportements alimentaires est restée largement insaisissable.

Objet de l’étude

Pour enquêter, le professeur Kanae Ando et son équipe de l’Université métropolitaine de Tokyo ont utilisé des mouches des fruits comme organisme modèle. Étonnamment, les mouches des fruits partagent de nombreuses caractéristiques avec des animaux complexes, notamment les humains, ce qui en fait un sujet idéal pour cette étude.

Grâce à une méthode appelée test CAFE, dans laquelle les quantités alimentaires de mouches individuelles peuvent être méticuleusement mesurées, les chercheurs ont approfondi la compréhension des habitudes alimentaires des mouches en fonction de la lumière.

Gènes circadiens

Des recherches antérieures ont révélé que les mouches se nourrissaient principalement pendant la journée, même lorsque des mutations étaient présentes dans leurs gènes circadiens centraux, période (per) et intemporel (tim). En se concentrant sur le gène quasimodo (qsm), qui produit une protéine sensible à la lumière, l’équipe a fait une découverte révolutionnaire.

Lorsque l’expression du gène quasimodo a été réduite, la routine alimentaire diurne des mouches a été radicalement modifiée. Cette révélation met en évidence le rôle important du quasimodo dans l’alignement de l’alimentation sur les rythmes basés sur la lumière.

Obscurité constante

Cependant, les règles ont changé lorsque les mouches se nourrissaient dans l’obscurité constante. Les mouches présentant des mutations dans leurs principaux gènes circadiens présentaient des comportements alimentaires erratiques. Parmi les gènes primaires, le cycle (cyc) et l’horloge (clk) se sont démarqués, leur perte provoquant les perturbations les plus importantes.

Essentiellement, la combinaison clk/cyc était cruciale pour établir des intervalles clairs de repas et de jeûne, en particulier dans les tissus métaboliques. Mais le mystère de la manière dont ces schémas s’alignaient sur les jours a été résolu lorsque l’équipe a identifié que les gènes de l’horloge moléculaire dans les cellules nerveuses étaient les principaux moteurs.

Implications de l’étude

Les résultats fournissent une première compréhension de la manière dont les différentes horloges internes d’un organisme influencent les cycles d’alimentation et s’alignent sur les rythmes quotidiens. Ces connaissances sur les comportements alimentaires pourraient à terme conduire à des traitements innovants pour les troubles de l’alimentation.

« En résumé, nos résultats ont révélé de nouvelles voies qui régulent la formation des rythmes alimentaires chez la drosophile », ont écrit les auteurs de l’étude. « Les rythmes d’alimentation et de jeûne coordonnent le métabolisme et affectent le vieillissement et la durée de vie. Des études plus approfondies sur ces axes pourraient contribuer à la santé humaine.

La recherche est publiée dans la revue iScience.

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