Les effets biologiques des champs magnétiques appliqués sur le cryptochrome et la réponse

The biological effects of applied magnetic fields on cryptochrome and response

• Auteur / Autrice : Marootpong Pooam
• Direction : Margaret Ahmad, Rachel Sherrard
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Biologie moléculaire
• Date : Soutenance le 07/10/2020
• Etablissement(s) : Sorbonne université
• Ecole(s) doctorale(s) : École doctorale Complexité du vivant (Paris ; 2009-....)
• Partenaire(s) de recherche : Laboratoire : Adaptation biologique et vieillissement (Paris ; 2014-....)
• Jury : Président / Présidente : Codjo Hountondji
• Jury : Rapporteur / Rapporteuse : Massimo Maffei, Erich Pascal Malkemper

Mots clés

Mots clés contrôlés

Oxydoréduction

Inhibiteurs

Flavoprotéines

Champs magnétiques -- Effets physiologiques

Lumière -- Effets physiologiques

Magnétoréception

Mots clés libres

Champs magnétiques

Magnétoréception

Cryptochromes

Mécanisme à paire radicale

Espèces réactives de l'oxygène

Radiofréquence

Photorécepteur de lumière bleue

Champs magnétiques statiques de bas niveau

Magnetic fields

Magnetoreception

Cryptochromes

Radical-pair mechanism

Reactive oxygen species

Frequency

Blue‑light receptor

Low-level static magnetic field

Résumé

Cryptochromes (cry) sont des flavoprotéines absorbant la lumière bleue conservées qui ont été liées à perception de stimuli électromagnétiques dans de nombreux organismes. Nous avons principalement étudié le mécanisme d'interaction entre les champs magnétiques (MF) et cry dans le cadre de la théorie des paires de radicaux. Nous avons étudié la réponse d'Arabidopsis cry-1 in vivo à MF. Les activités biologiques du cry ont été renforcées par MF. Les effets des MF ont pu être observés même si MF était donné exclusivement pendant les intervalles d'obscurité entre expositions à la lumière. Cette découverte a indiqué que l'étape de réaction magnétiquement sensible dans photocycle du cry doit se produire pendant la réoxydation des flavines. De plus, nous avons également utilisé la fréquence (RF) stimulée par cry-Arabidopsis comme outils de diagnostic pour confirmer l'hypothèse de la paire de radicaux. Dans l'étude, nous avons trouvé un effet perturbateur des RF sur l'activité du cryptochrome. Notre découverte pourrait confirmer l'apparition du mécanisme de la paire de radicaux et l'implication du cry pour la magnétoréception. De plus, nous avons également montré un effet perturbateur de la condition MF statique de bas niveau (LLF) où les champs magnétiques externes étaient presque éliminés. Le résultat de cette condition était cohérent avec l'effet de l'exposition aux RF. En outre, nous avons également signalé que LLF pourrait augmenter l'expression de certains gènes induits par le PEMF dans dans les les cellules humaines. Cette découverte pourrait fournir des preuves à l'appui de l'effet des champs électriques magnétiques et non induits sur la physiologie humaine.

Cryptochromes are highly conserved blue-light-absorbing flavoproteins that have been linked to the perception of electromagnetic stimuli in numerous organisms. We mainly studied the mechanism for the interaction between magnetic fields and cryptochromes in the context of the radical-pair theory. We investigated the response of Arabidopsis cryptochrome-1 in vivo to a static magnetic field. The biological activities of cryptochrome were enhanced by the magnetic field. Interestingly, the effects of the magnetic fields could be observed even the magnetic field was given exclusively during dark intervals between light exposures. This finding indicated that the magnetically sensitive reaction step in the cryptochrome photocycle must occur during flavin reoxidation. Moreover, we also used frequency (RF) stimulated to Arabidopsis cryptochrome as the diagnostic tools to confirm the radical-pair hypothesis. In the study, we found a disruptive effect of RF on the activity of cryptochrome. Our findings could confirm the occurrence of the radical-pair mechanism and the involvement of cryptochrome for magnetoreception. Additionally, we also showed a disruptive effect of the low-level static magnetic field (LLF) condition where the external magnetic fields were almost eliminated. The result of this condition was consistent with the effect of RF exposure. Furthermore, we also reported that LLF could increase the expression of some PEMF-induced genes in human cells. This finding could provide the evidence to support the effect of magnetic, not induced electric fields in human physiology.