Back to chapter

36.3:

Horloges biologiques et réponses saisonnières

JoVE Core
Biologie
Un abonnement à JoVE est nécessaire pour voir ce contenu.  Connectez-vous ou commencez votre essai gratuit.
JoVE Core Biologie
Biological Clocks and Seasonal Responses

Langues

Diviser

La floraison de la plupart des plantes est synchroniséeavec les changements de saison, les plantes de pâturepour germer dans des conditions optimales. Comment les plantes perçoivent-elles le temps et les changements de saison ?Les chronométreurs internes appelés horloges biologiquessentir les variations de l’environnement, comme les changements de niveaux de lumière. Les horloges biologiques permettent aux plantes de suivre régulièrementdes rythmes circadiens, quotidiens, des cycles comportementaux de 24 heures. Les plantes utilisent également des horloges biologiquespour répondre aux changements saisonniers. L’un des mécanismes par lesquelsLes plantes réagissent aux différentes saisonsest le système phytochrome. Les phytochromes sont des récepteurs sensibles à la lumière. L’une de leurs nombreuses fonctions dans les plantesest de détecter les changements de saison. Les phytochromes le font en mesurant la longueur des joursou photopériode. La capacité des phytochromes à réguler le photopériodisme,les réponses biologiques à la photopériode,dépend de leur passage à la lumièreentre deux formes interconvertibles – la forme inactive Pret le Pfr. actifLes phytochromes sont synthétisés dans l’obscurité,sous leur forme Pr inactive, dans le cytoplasme de la plante. Pendant la journée, le Pr absorbe la lumière rouge du soleilet se transforme rapidement en sa forme Pfr biologiquement active. Pfr peut activer les molécules cytoplasmiques,ou se transloquer dans le noyau et réguler l’expression des gènes. La nuit, les niveaux de Pfr dans les cellules végétalesen raison de la lenteur du retour des Pfr à la Prou la destruction de Pfr par des enzymes. Pendant les longues nuits d’hiver,les niveaux de Pfr dans les cellules végétales peuvent complètement baisser au lever du soleil. Si les nuits sont plus courtes, comme c’est le cas au printemps,une quantité considérable de Pfr pourrait rester au lever du soleil. Le rapport entre Pr et Pfr à l’aube permetdes plantes pour déterminer la longueur du cycle jour-nuit. Parce que les niveaux de Pfr fluctuent avec les saisons,des niveaux plus élevés de Pfr peuvent activerles plantes qui fleurissent pendant les saisons aux jours longsalors que des niveaux inférieurs de Pfr sont nécessaires pour activer les plantesqui fleurissent pendant les journées courtes. Interactions entre le système phytochromeet les plantes biologiquespour mesurer les durées relatives des nuits et des jourstout au long de l’année et de synchroniser leurs activitésavec les saisons.

36.3:

Horloges biologiques et réponses saisonnières

L’horloge circadienne — ou biologique — est un mécanisme moléculaire intrinsèque de mesure du temps qui permet aux plantes de coordonner leurs activités physiologiques sur des cycles de 24 heures appelés rythmes circadiens. Le photopériodisme est un terme collectif désignant les réponses biologiques des plantes aux variations des durées relatives des périodes d’obscurité et de lumière. La période d’exposition à la lumière est appelée photopériode.

Un exemple de photopériodisme chez les plantes est la floraison saisonnière. Les scientifiques croient que les plantes sont incitées à fleurir par la correspondance de leur horloge circadienne aux changements de la photopériode. Elles détectent ces changements à l’aide de systèmes de photorécepteurs sensibles à la lumière.

Les phytochromes sont un groupe de photorécepteurs impliqués dans la floraison et d’autres processus induits par la lumière. Le système des phytochromes permet aux plantes de comparer la durée des périodes sombres sur plusieurs jours.

Les plantes de jour court (nuit longue) fleurissent après un nombre minimum de longues nuits consécutives. En revanche, les plantes de jour long (nuit courte) initient la floraison après un nombre minimum de nuits courtes consécutives.

Les phytochromes existent sous deux formes interconvertibles : Pr et Pfr. Le Pr est converti en Pfr pendant la journée, de sorte que le Pfr est plus abondant en plein jour. Le Pfr est converti en Pr la nuit ; il y a donc plus de Pr la nuit. Par conséquent, les plantes peuvent déterminer la longueur du cycle jour-nuit en mesurant le rapport Pr/Pfr à l’aube. Les longues nuits d’hiver réduisent les niveaux de Pfr à l’aube, tandis que les nuits plus courtes du printemps entraînent des niveaux plus élevés de Pfr au lever du soleil.

Suggested Reading

Tóth, Réka, Éva Kevei, Anthony Hall, Andrew J. Millar, Ferenc Nagy, and László Kozma-Bognár. "Circadian Clock-Regulated Expression of Phytochrome and Cryptochrome Genes in Arabidopsis." Plant Physiology 127, no. 4 (January 2001): 1607–16. [Source]

Yeom, Miji, Hyunmin Kim, Junhyun Lim, Ah-Young Shin, Sunghyun Hong, Jeong-Il Kim, and Hong Gil Nam. "How Do Phytochromes Transmit the Light Quality Information to the Circadian Clock in Arabidopsis?" Molecular Plant 7, no. 11 (2014): 1701–4. [Source]