Management of time by the cell and by the organism

Abstract

La « gestion » du temps par la cellule et l'organisme peut etre analysee a plusieurs niveaux. Le premier est l'etude des periodicites dans l'activite cellulaire, constatees a tous les niveaux d'etude (division cellulaire, metabolisme energetique ou biosynthese des constituants). L'etude de ces phenomenes chez les eucaryotes unicellulaires a revele des periodicites correspondant a des constantes de temps s'echelonnant de la nanoseconde aux heures et jours necessitant des mecanismes de couplage et de coordination. Qu'il s'agisse de la glycolyse, de la phosphorylation oxydative ou des processus de biosynthese de macromolecules, des oscillations periodiques ont ete enregistrees. La comparaison des constantes de temps de ces phenomenes suggere la subordination des periodes rapides (production d'ATP) aux periodes plus lentes (synthese des constituants macromoleculaires). Le couplage entre ces deux types de phenomenes («la danse lente de la vie a la musique du temps ») s'effectue au niveau du metabolisme des nucleotides adenyliques. Les mecanismes moleculaires qui sous-tendent ces regulations rythmiques conduisent soit a des enzymes-cles allosteriques des voies metaboliques (PFK pour la glycolyse) ou encore a des phenomenes de desensibilisation de recepteur par phosphorylation-dephosphorylation. L'analyse des phenomenes rythmiques au niveau de l'organisme est illustree par les rythmes cardiaques et par les oscillations d'excitations neuronales. Les rythmes cardiaques a l'etat normal sont de nature multifractale et obeissent aux lois du chaos deterministe. Les reseaux neuronaux, impliquant un nombre limite de neurones, peuvent automatiquement et spontanement engendrer des decharges rythmiques. La decomposition des rythmes circadiens en rythmes elementaires essentiellement epigenetiques a du permettre une meilleure adaptation de la cellule aux variations de la duree du jour au cours de l'evolution. En effet la duree du jour s'est considerablement allongee depuis la separation de la lune et de la terre, exigeant des mecanismes d'adaptation des cellules et organismes de plus en plus evolues.