Les animaux possèdent des horloges circadiennes, ou des oscillateurs de 24 heures, pour réguler leur comportement quotidien. Ceux-ci s'inspirent généralement du changement périodique de la lumière du soleil et de l'obscurité. Cependant, de nombreux animaux sont également exposés au clair de lune, qui se reproduit avec une périodicité d'environ 25 heures.

Les laboratoires de Florian Raible au Max Perutz Labs, une coentreprise de l'Université de Vienne et de l'Université de médecine de Vienne, et de Kristin Tessmar-Raible (Max Perutz Labs, Alfred Wegener Institute, Université d'Oldenbourg) ont maintenant découvert que le clair de lune s'ajuste l'horloge quotidienne des vers à poils marins, qui les aide à affiner leur cycle de reproduction à certaines heures de la nuit. L'étude, publiée dans les Actes de l'Académie nationale des sciences , fournit une explication du phénomène selon lequel les horloges quotidiennes des mouches aux humains peuvent présenter des durées d'exécution plastiques.

Afin de produire la génération suivante, le ver marin Platynereis dumerilii libère librement ses œufs et son sperme dans l'eau de mer ouverte. Le bon timing de leurs cycles de reproduction est donc essentiel pour la survie de l'espèce. On savait déjà que les vers à poils programment leur reproduction à quelques jours du mois. Maintenant, les chercheurs ont découvert qu'ils se synchronisent également à des heures très spécifiques chaque nuit. "Nous montrons que le clair de lune détermine quand, précisément, pendant la nuit, les vers commencent leur comportement reproducteur, qui a toujours lieu pendant la partie la plus sombre de la nuit", explique le premier auteur Martin Zurl. Plutôt que d'agir comme un stimulus direct pour l'essaimage, le clair de lune modifie la durée de la période de l'horloge circadienne. Dans la nature, l'heure du clair de lune change chaque jour d'environ 50 minutes. La plasticité de l'horloge permet aux vers de prendre en compte ces changements.

Les scientifiques ont collaboré avec les laboratoires de Robert Lucas de l'Université de Manchester (Royaume-Uni) et d'Eva Wolf de l'Institut de biologie moléculaire de Mayence et de l'Université de Mayence (Allemagne) pour caractériser les récepteurs de lumière impliqués dans ce processus. Ils ont identifié que les fonctions combinatoires d'une opsine - étroitement liée à la mélanopsine photoréceptrice circadienne des mammifères - et d'un cryptochrome décodent différemment le soleil et le clair de lune pour ajuster l'horloge quotidienne en plastique. En collaboration avec le laboratoire de Charlotte Helfrich-Förster de l'Université de Würzburg (Allemagne), les chercheurs ont montré que le décodage spécifique du clair de lune est également pertinent pour les horloges quotidiennes d'autres espèces.

L'impact de l'intensité lumineuse sur la durée de la période de l'horloge circadienne a été documenté pour divers organismes dans des conditions de laboratoire artificielles pendant des décennies. Cependant, la pertinence physiologique de ces observations n'est pas claire. "Nos travaux révèlent qu'il y a une signification écologique derrière l'observation que l'horloge circadienne d'un individu peut fonctionner à des vitesses différentes", explique Kristin Tessmar-Raible. Il convient de noter que les humains présentent également une telle plasticité circadienne. Par exemple, les patients atteints de trouble bipolaire présentent des périodes circalunidiennes énigmatiques (c'est-à-dire 24,8 h) corrélées à leurs sautes d'humeur. Les scientifiques espèrent que leurs travaux aideront à comprendre l'origine et les conséquences de la plasticité biologique de la minuterie, ainsi que son interaction avec les signaux de synchronisation naturels.