Quels sont les effets du manque de lumière sur notre nature ?
Le 21 décembre, jour du solstice d’hiver, marque la journée la plus courte de l’année. La lumière vient alors à manquer, mais heureusement, les journées s’allongent à partir de ce jour. Comment les organismes de notre nature réagissent-ils face au manque de lumière ? Comment s’adaptent-ils aux journées plus courtes ?
Qu’il s’agisse des animaux et de leur recherche de nourriture ou des plantes, les êtres vivants calquent leur mode de vie sur un cycle jour-nuit. De nombreuses espèces vont ainsi suivre un cycle d’environ 24 heures appelé « cycle circadien », et adapter leur comportement grâce à différents indicateurs. Contrairement à ce que l’on pourrait penser au premier abord, de nombreuses espèces sont parfaitement capables de deviner l’heure en se basant sur des indicateurs de temps, par exemple sur la course du soleil (comme les abeilles). Ces indicateurs de temps sont appelés « Zeitgebers » et vont permettre aux organismes vivants de réguler leurs activités : veille/sommeil, reproduction, mue, hibernation… Tous ces facteurs vont déterminer comment la faune et la flore réagiront face au changement de saison.
Qu’est-ce que le cycle circadien ?
Le mot « circadien » provient du latin et signifie « environ un jour » (circa dies). Il compte environ 24 heures, car c’est le temps que mettra la Terre pour observer une révolution complète autour de son axe – ce qui permet de déterminer la longueur du jour et de la nuit. S’il avait déjà été observé dès l’Antiquité, le cycle circadien a commencé à être étudié dès le XVIIIe siècle par un astronome français, Jean-Jacques Dortous de Mairan, qui remarqua que les feuilles du Mimosa pudica se contractaient et se repliaient au coucher du soleil. Plus tard, Carl von Linné, célèbre naturaliste suédois, remarqua que de nombreux végétaux réagissaient à une sorte d’horloge biologique interne en s’ouvrant et se fermant à différents moments de la journée. Il créa même une horloge florale où il reprenait diverses fleurs qui s’ouvraient et se fermaient à différents moments de la journée. Au début du XXe siècle, les scientifiques se rendirent compte que les animaux disposaient eux aussi d’une « horloge interne » qui fonctionnait selon un cycle de 24 heures. Chez les mammifères, celle-ci se situe dans une zone du cerveau appelée « noyau suprachiasmatique » (NSC), qui réagit notamment à l’exposition de la rétine à la lumière. Quand les nuits deviennent plus longues, elle donne l’ordre à l’organisme de sécréter davantage de mélatonine, l’hormone du sommeil, afin que le corps s’adapte.
Les plantes et les animaux ne sachant logiquement pas lire l’heure sur une montre, leur horloge interne se régule selon plusieurs facteurs, notamment la lumière. Les plantes vont par exemple dresser leurs feuilles au lever du jour afin de pouvoir plus rapidement capter la lumière solaire et lancer leur photosynthèse. Le tournesol, par exemple, suivra les mouvements du soleil d’est en ouest quand il est en pleine croissance et se tournera automatiquement vers l’est pendant la nuit afin d’anticiper le lever de l’astre, et ce même si la lumière et l’obscurité de varient pas pendant plusieurs jours. Le tournesol bouge en réalité en fonction de son horloge circadienne.
Que se passe-t-il quand les journées se font plus courtes ?
Même si les organismes vivants continueront à fonctionner selon un cycle d’environ 24 heures pendant plusieurs jours, le photopériodisme (rapport entre la durée du jour et de la nuit) joue un rôle non négligeable sur l’horloge interne. Des études menées sur Acyrthosiphon pisum, une sorte de puceron, montrent par exemple que lorsque les jours raccourcissent, la fécondité de l’animal diminue elle aussi, de même que la longueur de sa période de reproduction, même si ces changements ne sont pas radicaux.
La production de la fameuse mélatonine génère plusieurs réponses chez les animaux et entre en compte dans la régulation du rythme de sommeil ou encore la reproduction. La lumière du jour – ou plutôt, son absence – et le changement de température vont provoquer des phénomènes tels que l’hibernation ou la migration. Ces facteurs sont donc primordiaux pour le cycle de vie de la faune : des journées plus longues et des températures plus chaudes indiquent par exemple que la nourriture sera davantage disponible et ont une influence directe sur le comportement des espèces. Ces réactions bien ancrées chez les animaux créent donc une réponse adaptée à la saison : reproduction, hibernation ou migration pour lutter contre le manque de nourriture, longueur de la période consacrée à la recherche de nourriture…
Les plantes sont quant à elles divisées en deux catégories : les plantes à floraison en jours longs et les plantes à floraison en jours courts. Leur floraison (et donc leur reproduction) n’aura lieu que si la période de lumière est inférieure (dans le cas des plantes à floraison en jours courts) ou supérieure (pour les plantes à floraison en jours longs) à une certaine durée. C’est l’une des raisons pour lesquelles la lumière artificielle a un impact aussi négatif sur la nature : elle perturbe le cycle de vie de la faune et de la flore en les poussant à agir indépendamment de leur cycle circadien – et à être potentiellement en décalage avec la saison.
