Control of rest-activity rhythms by the morning and the evening oscillators in Drosophila melanogaster

par Paola Cusumano

Thèse de doctorat en Sciences biologiques. Neurosciences

Sous la direction de François Rouyer.

  • Titre traduit

    Contrôle des rythmes veille sommeil par les oscillateurs du matin et du soir chez Drosophila melanogaster


  • Résumé

    L'activité locomotrice de la drosophile en conditions jour nuit (LD), est caractérisée par deux pics d'activité à l'aube et au crépuscule. Ces rythmes sont contrôlés par une horloge circadienne présente dans le cerveau, qui repose sur un réseau neuronal d’environ 70 cellules d’horloges par hémisphère. Un sous-groupe de quatre neurones latéraux ventraux, les s-LNvs (LN-MO) qui expriment le neuropeptide Pigment Dispersing factor (PDF) est suffisant pour générer l’anticipation matinale. Un sous-groupe de trois neurones latéraux dorsaux PDF négatifs exprimant le Cryptochrome (CRY) et le 5ème s-LNv PDF négatif (LN-EO), sont suffisant pour générer l'anticipation vespérale. L'horloge cérébrale perçoit la lumière par CRY et par le système visuel. Nous avons établi que le LN-EO est capable de soutenir une rythmicité en conditions de lumière constante (LL) lorsque la fonction de CRY est réduite, tandis que les neurones PDF positifs ne le sont pas. Ces résultats suggèrent que la lumière perçue par le système visuel active la sortie du LN-EO et inhibe la sortie des neurones à PDF. Nos résultats montrent que l’entraînement par le système visuel requiert le PDF pour phaser correctement le LN-EO. En effet, les mouches dépourvues du PDF et de CRY ne montrent pas de pic du soir en LD, et les oscillations de PER dans le LN-EO ont une phase inversée. Le PDF interagit avec l'entrée sensorielle du système visuel pour régler la phase moléculaire du LN-EO et l'activité qui en dépend. Les drosophiles intègrent donc la signalisation PDF et les informations lumineuses pour mieux définir leur niche temporelle.      


  • Résumé

    Drosophila melanogaster is crepuscular, showing most of its locomotor activity at dawn and dusk. These activity rhythms are controlled by a circadian clock that is located in the brain, and relies on about 70 clock neurons in each hemisphere. Two distinct oscillators control the bimodal activity profile in light-dark (LD) cycles: a subset of ventral Lateral Neurons (four s-LNvs, the LN-MO) that express the Pigment Dispersing Factor (PDF) neuropeptide control the morning anticipation, whereas a subset of three PDF-negative dorsal lateral neurons that express Cryptochrome (CRY) in addition to the 5th PDF-negative s-LNv, which constitute the LN-EO, is sufficient to generate evening anticipation. The brain clock perceives light through CRY and the visual system. We show that the LN-EO is able to drive behavioural rhythmicity under constant light conditions (LL), when CRY function is reduced, whereas the PDF-expressing cells do not. We thus conclude that light perceived by the visual system has opposite effects on the two oscillators: it activates the output of the LN-EO and inhibits the output of the PDF-positive LNs. We found that visual system-mediated entrainment of the LN-EO requires PDF to properly phase the evening activity, whereas CRY-mediated entrainment does not. Flies devoid of both CRY and PDF do not display any evening activity in LD conditions. Molecular analysis of the LN-EO indicated a reversed phase of PER cycling, suggesting that PDF interacts with the visual system inputs to set the molecular phase of the LN-EO. We conclude that flies thus integrate light and PDF information to better define their temporal niche.      

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Informations

  • Détails : 1 vol. (VI-197 p.)
  • Annexes : Bibliogr. p. 183-197

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  • Bibliothèque : Université Paris-Sud (Orsay, Essonne). Service Commun de la Documentation. Section Sciences.
  • Disponible pour le PEB
  • Cote : 0g ORSAY(2008)277
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