La chronobiologie est une discipline scientifique etudiant l’organisation temporelle des etres vivants, des mecanismes qui en assurent la regulation (controle, maintien) et de ses alterations. Cette discipline traite essentiellement de l’etude des rythmes biologiques .

Histoire [ modifier | modifier le code ]

Premieres observations [ modifier | modifier le code ]

L’Homme prehistorique acquiert deja une connaissance sommaire de l’organisation temporelle des etres vivants (maturite des fruits, migration du gibier, frai des saumons,  etc. ). L’Homme du Neolithique maitrise l' agriculture et l' elevage par sa connaissance du cycle vegetal et du cycle reproducteur des animaux ^{[ 2 ]} .

Les premiers ecrits decrivant les rythmes biologiques concernent la biologie vegetale. Ils remontent au IV ^e  siecle  av. J.-C.  : Theophraste rapporte dans son Histoire des plantes qu’ Androsthene observe sur l’ile de Tylos un arbre ≪ dont les indigenes disent qu’il dort ≫  : ce photoperiodisme concerne probablement le tamarinier ^{[ 3 ]} .

Au XVII ^e  siecle , le medecin italien Santorio Santorio met en evidence le rythme circadien chez l’Homme en mesurant la variation journaliere de son poids.

Premieres experimentations et applications [ modifier | modifier le code ]

En 1729, le savant francais Jean-Jacques Dortous de Mairan etudie la nyctinastie chez le mimosa pudique, appele aussi sensitive  : meme placee dans l’obscurite totale et dans un environnement constant (temperature, humidite), la plante continuait d’ouvrir ses feuilles (comme elle le fait pendant le jour) et les replier la nuit. Il experimente ainsi pour la premiere fois les rythmes circadiens et montre ainsi leur nature endogene ^{[ 4 ]} . En 1751, le naturaliste suedois Carl von Linne applique ce phenomene de nyctinastie pour concevoir une horloge florale . En 1814, le medecin Julien Joseph Virey (1755-1836) publie Ephemerides de la vie humaine, ou Recherches sur la revolution journaliere et la periodicite de ses phenomenes dans la sante et les maladies , premiere these de chronopharmacologie dans laquelle il pose la terminologie ≪ horloge du vivant ≫ ^{[ 5 ]} . En 1832, Augustin Pyrame de Candolle decouvre que la nyctinastie de la sensitive s’exerce sur une periodicite de 22 a 23 heures, montrant l’existence d’une periode endogene en cours libre. Il realise aussi la premiere experience de resynchronisation biologique en exposant la sensitive a l’obscurite le jour et a un eclairage permanent la nuit ^{[ 6 ]} .

En 1910 , l'entomologiste Auguste Forel est le premier a mettre en evidence une horloge interne chez les animaux : observant que les abeilles etaient attirees par la confiture a chaque fois qu'il petit-dejeunait sur la terrasse de son chalet, il nota, par un jour de mauvais temps, qu'elles revenaient a la meme heure sur sa terrasse alors qu'il prenait son petit-dejeuner a l'interieur et qu'elles ne pouvaient la sentir ^{[ 7 ] , [ 8 ]} . En 1911 , l’ethologiste allemand Karl von Frisch , en etudiant le controle photique de la pigmentation cutanee d'un poisson, le Vairon , decouvre un mecanisme qu'il nomme ≪ photoreception extraoculaire ≫, cette photoreception controlee par la glande pineale jouant un role important dans la photoregulation physiologique et la synchronisation metabolique ^{[ 9 ]} . A partir de 1914, il porte toutes ses recherches sur l’abeille et montre avec son etudiante Ingeborg Beling   (en) que l'insecte dispose d’une horloge interne , avec trois mecanismes de synchronisation ou de reglage ^{[ 10 ]} . En 1915 dans son ouvrage Contributions a la connaissance sur l'origine des mouvements de sommeil ^{[ 11 ]} , le botaniste Wilhelm Pfeffer est le premier a emettre l'hypothese d'une horloge interne autonome ^{[ 12 ]} . En 1920 , les botanistes americains Whigtman Garner et Henry Allard font une etude approfondie sur le photoperiodisme et classent un grand nombre de plantes en jours courts et longs ^{[ 13 ]} . En 1925, le biophysicien russe Alexander Chizhevsky etablit une relation entre les tempetes solaires et les catastrophes sur terre (guerres, epidemies, meurtres). Il fonde l’heliobiologie qui sera plus tard integree a la chronobiologie ^{[ 14 ]} .

Recherche contemporaine [ modifier | modifier le code ]

Les premiers laboratoires scientifiques etudiant les oscillations biologiques se mettent en place dans les annees 1920 ^{[ 15 ]} . En 1935, le biologiste allemand Erwin Bunning montre l’origine genetique du rythme circadien chez des plantes ^{[ 16 ]} .

Les travaux exhaustifs de Jurgen Aschoff , Erwin Bunning et Colin Pittendrigh dans les annees 1950 sur les horloges circadiennes des oiseaux et souris, font qu’ils sont consideres comme les fondateurs de la chronobiologie. Franz Halberg , de l’universite du Minnesota, qui a etudie l’influence de l’heure d’administration des medicaments et invente le mot circadien en 1959, est considere comme le ≪ pere de la chronobiologie americaine ≫. En France, c’est Alain Reinberg qui fait figure de pionnier.

En 1960, le symposium a Cold Spring Harbor Laboratory jette les bases pour le domaine de la chronobiologie. La meme annee, Patricia DeCoursey invente la Phase response curve   (en) (courbe de reponse de phase), un des principaux outils utilises dans le domaine ^{[ 17 ]} .

Dans les annees 1970, le premier gene de l’horloge , nomme per (pour period ) est mis en evidence dans le regne animal (drosophile ^{[ 18 ]} , en 1971 chez le rongeur), d'autres genes de ce type sont identifies dans le regne vegetal (algue Chlamydomonas reinhardtii ^{[ 19 ]} ), fongique ( Neurospora crassa ^{[ 20 ]} ).

Des experiences ≪ hors du temps ≫ (isolement temporel selon le protocole de libre cours ^{[ 21 ]} ) sont menees par les biologistes allemands Jurgen Aschoff et Rutger Wever (1962) et par Michel Siffre (en 1962 et 1999) : elles montrent que diverses fonctions humaines (physiologiques, cognitives ou comportementales) sont controlees par une horloge circadienne de periode endogene en cours libre (24  h et 9 minutes en moyenne : 24 h 5 min chez les femmes, 24 h 11 min chez les hommes, ce qui explique qu'en moyenne les femmes ont besoin de se coucher plus tot et sont plus sujettes aux insomnies que les hommes ^{[ 22 ]} ).

En 1992, Michael Rosbash met en evidence des horloges circadiennes au niveau moleculaire ( ARN messager de per ) ^{[ 23 ]} . En 1997, une etude revele que la majorite des cellules possede une horloge moleculaire independante ^{[ 24 ]} . En 2005, une horloge d'une cyanobacterie est reconstituee dans un tube a essai ^{[ 25 ]} .

Si la chronobiologie actuelle s'interesse a la genetique et aux niveaux moleculaires (par exemple les travaux du docteur James Bendayan qui etudie les differences de rythmicite des genomes differents chez les femmes et les hommes ^{[ 3 ]} ) elle porte egalement son attention sur les impacts des rythmes biologiques dans un referentiel calque sur la vie quotidienne des etres humains et des societes, au travers de la chronomedecine, de la variation de la performance humaine (sports, cognition), de la chronobiologie appliquee ^{[ 26 ]} ou plus recemment de la chronoprevention des risques (influences du travail poste et du travail de nuit sur la sante au travail, analyse et couverture des risques, problematiques de sante publique) ^{[ 27 ]} .

Chronobiologie et homeostasie [ modifier | modifier le code ]

Bien que l’idee du facteur temps en biologie et en medecine ne soit pas nouvelle (notion que l’on retrouve chez Aristote et Pline qui constatent la rythmicite dans la reproduction, la floraison, l’hibernation ou la migration), les reflexions, recherches et pratiques de ces dernieres decennies ont longtemps ete influencees par une croyance en l’invariance des etres vivants sur le ≪ court terme ≫, a l’echelle des 24 heures, tout comme a l’echelle d’une annee.

Certains parlent a cet egard de dogme en visant plus ou moins directement le concept d’ homeostasie , que l’on retrouve chez Walter Cannon s’inspirant des idees sur la stabilite du milieu interieur de Claude Bernard .

La contradiction entre le sujet d’etude de la chronobiologie et ce concept n’est qu’apparente et est probablement due a une mauvaise interpretation.

En effet, l’ homeostasie traite de la capacite qu’a le milieu interieur d’un etre vivant a se maintenir dans un etat apparemment ou globalement stable et ce malgre les fluctuations et changements survenant au sein de son environnement. Or ce dernier n’est jamais constant, ses caracteres perceptibles evoluent sans cesse :

• de maniere rythmique , facilement previsibles (la Terre tourne sur elle-meme et autour du Soleil, ce qui induit une alternance lumiere/obscurite ainsi que la presence de saisons) ;
• de maniere aleatoire ce qui est parfois beaucoup plus subtil a percevoir et a prevoir.

L’effet de fluctuations rythmiques (comme l’alternance jour/nuit sur 24  h , ou jours courts / jours longs sur une annee) sur un organisme qui se veut homeostatique induit logiquement une compensation du meme ordre en vue du maintien de l’organisme observe. Ces retrocontroles ou feed-backs reguliers permettent donc l’equilibre d’un etat de ≪ non-equilibre ≫.

La chronobiologie s’inscrit a ce titre dans le cadre de l’etude des processus non lineaires, que l’on retrouve en thermodynamique chez des chercheurs comme Prigogine ou en science des systemes . Elle traite donc d’oscillations des systemes ouverts et evolutifs.

Selon Alain Reinberg ^{[ 28 ]} , de nombreux chronobiologistes s’accordent a dire que, globalement, les rythmes biologiques correspondent a une adaptation des etres vivants aux variations previsibles de l’environnement. La question du ≪ Pourquoi ? ≫ des rythmes biologiques reste toutefois ≪ embarrassante ≫ : selon l’auteur, tenter d’y repondre correspondrait a introduire la question de la finalite, et plus precisement celle des mecanismes de l’evolution des etres organises, de leur adaptation specifique (relative a l’espece) et individuelle a l’environnement. Dans cette situation il est donc difficile de fournir des ≪ preuves experimentales ≫ de ce que l’on avance. Les rythmes biologiques peuvent donc apparaitre comme une ≪ condition ≫ de la survie des individus ou d’une espece dans la periodicite de l’environnement terrestre. Il faut toutefois remarquer qu’il existe certains rythmes qui ne semblent pas correspondre de prime abord a une necessite environnementale.

Le concept d’ homeostasie doit donc imperativement integrer les notions de dynamique et de bioperiodicite. La notion d’equilibre en biologie, lorsque cet equilibre n’est pas dynamique (un desequilibre perpetuellement rattrape), est synonyme de mort.

Caracterisation des rythmes biologiques [ modifier | modifier le code ]

Un rythme biologique se caracterise par sa periode, l’emplacement de l’ acrophase (ou pic, ou sommet, ou zenith) de la variation dans l’echelle de temps de la periode, l’ amplitude et le niveau moyen de la variation ( MESOR ).

Periode [ modifier | modifier le code ]

Intervalle de temps mesure entre deux episodes qui vont se reproduire identiques a eux-memes au cours de la variation. La periode du rythme d’une variable biologique peut etre obtenue par analyse spectrale , fournissant une estimation de la periode preponderante fondamentale et de ses harmoniques . On peut aussi l’obtenir via la connaissance du rythme des synchroniseurs (conditions experimentales).

En fonction de la periode preponderante, la chronobiologie distingue trois grands domaines de rythmes :

• les rythmes circadiens , d’une periode equivalant theoriquement a un jour (24 heures), mais qui varie en realite de 20 a 28 heures ;
• les rythmes ultradiens , c’est-a-dire d’une frequence plus rapide qu’un rythme circadien, donc d’une duree theoriquement inferieure a 24 heures ;
• les rythmes infradiens , c’est-a-dire d’une frequence plus lente qu’un rythme circadien, donc d’une periode superieure a 24 heures. Parmi ceux-ci :
  • les rythmes septenaires (environ une semaine),
  • les rythmes circamensuels (environ un mois),
  • les rythmes circannuels, ou saisonniers.

Une meme variable biologique manifeste sa rythmicite dans plusieurs de ces domaines (exemple du cortisol plasmatique).

Acrophase [ modifier | modifier le code ]

L’acrophase (pic, ou zenith), dont l’oppose est la ≪ batyphase ≫ ou ≪ bathyphase ≫, est la position de la plus haute valeur de la variable biologique mesuree dans l’echelle du temps, pour la periode consideree en fonction d’une reference temporelle. Lorsque l’on se trouve dans le domaine circadien, le pic peut etre donne en heures avec comme reference une heure (par exemple minuit de l’heure locale). Il est possible de donner l’emplacement de l’acrophase par rapport a la temperature corporelle, mais cela reste beaucoup plus rare.

Lorsqu’on utilise la methode du Cosinor , le pic sera le point le plus eleve de la fonction sinusoidale , mais la plupart du temps on parle de pic au regard des valeurs experimentales.

Amplitude [ modifier | modifier le code ]

La caracterisation est la meme qu’en sciences physiques ou en mathematiques . Elle represente la variation totale de la valeur biologique mesuree sur la periode consideree.

Mesor ou niveau moyen du rythme [ modifier | modifier le code ]

MESOR pour Midline Estimating Statistic Of Rythm . Il s’agit de la moyenne arithmetique des mesures de la variable biologique.

Proprietes des rythmes biologiques [ modifier | modifier le code ]

Les rythmes biologiques ont une origine a la fois endogene et exogene :

Origine endogene [ modifier | modifier le code ]

Leur origine est genetique, ils sont innes et ne resultent pas d’un apprentissage individuel. Ils sont gouvernes par des horloges biologiques (ou garde-temps ).

Cette caracteristique peut etre mise en evidence par une isolation (protocole de libre cours) durant laquelle les rythmes persistent sur une frequence qui leur est propre.

Ces facteurs endogenes sont entraines par des facteurs exogenes, les Zeitgebers ou synchroniseurs .

L’ origine endogene prend son origine de la constitution genetique de l’ espece et de ses individus . Il est possible qu’interviennent d’une part des genes programmant directement le rythme considere et d’autre part la structure d’ensemble de l’individu dependant a la fois de l’ensemble des autres donnees genetiques et de facteurs socio-psycho-biologiques exogenes.

On connait une horloge principale localisee dans l’ hypothalamus et des horloges secondaires dont plusieurs sont gerees, elles aussi au niveau cerebral.

Il existe plusieurs genes codant diverses horloges biologiques  : on a, par exemple, decrit une horloge alimentaire qui reglerait la preparation digestive au repas a venir ( cf. Etienne Challet et al. , Current Biology du 24 octobre 2006 ).

Rythmes d'origine centrale et rythmes d'origine peripherique [ modifier | modifier le code ]

En fait, toutes les cellules de l’organisme, et pas seulement celles qui appartiennent aux structures cerebrales plus specialisees, sont dotees d’une horloge propre qui est difficile a mettre en evidence in vitro dans les conditions habituelles du laboratoire. Benoit Kornmann et ses collaborateurs ont decouvert la possibilite de laisser en activite ou d’annihiler l’horloge de cellules hepatiques ; cela a permis de determiner que leur rythme circadien est a 90 % d’origine ≪ locale ≫ mais qu’il existe un impact ≪ global ≫ (central et/ou lie directement aux synchroniseurs externes) de 10 % au moins. Cette part est tres robuste et persiste lorsqu’on bloque l’horloge propre des cellules peripheriques.

Facteurs d'entrainements exogenes, ou synchroniseurs [ modifier | modifier le code ]

Le synchroniseur est un facteur environnemental, parfois social, mais toujours periodique, susceptible de modifier la periode ou la phase d’un cycle biologique. Les synchroniseurs ne creent pas les rythmes biologiques mais ils en controlent la periode et la phase.

Les principaux agents d’entrainement des rythmes chez l’homme sont de nature cognitive, ainsi les indicateurs socioecologiques y jouent un grand role.

On peut citer ici l’alternance activite/repos, lumiere / obscurite au niveau quotidien, ou encore la photoperiode (jours courts / jours longs) et la temperature au niveau annuel ou saisonnier.

Conclusions et implications [ modifier | modifier le code ]

Les rythmes biologiques sont donc entrainables (ajustement de la periode des rythmes) mais aussi persistants (mise en evidence par protocoles de free run ou libres cours, dans lesquels on coupe l’individu de tous signaux susceptibles de le resynchroniser).

On peut deplacer leurs phases par induction via la manipulation des synchroniseurs (lumiere essentiellement) et ainsi creer des avances ou des retards de ces phases, on peut ainsi en cas de pathologie remettre a l’heure l’horloge biologique et ainsi remettre en phase l’organisation temporelle de l’individu. Les rythmes circadiens, quasiment ubiquitaires, sont peut-etre les rythmes biologiques les plus remarquables et les plus facilement observables.

D’autres synchroniseurs ? sociaux notamment ? s’adressent a notre cortex . Ils sont des signaux et peuvent etre appris. Grace a un travail cerebral specifique, tout signal percu comme repere temporel peut devenir un synchroniseur et orienter notre ≪ vecu ≫ circadien, mais aussi, le cas echeant, circannuel, ultradien,  etc. Autrement formule, notre ≪ horlogerie ≫ interne est influencee par le bruit des voisins, le declenchement de la sonnerie du reveil, l’heure de passage du facteur, le moment quotidien pendant lequel telle personne a pris l’habitude de nous telephoner ? la liste est longue. Chez l’homme, les synchroniseurs sociaux ont un effet plus important que les synchroniseurs naturels, mais on observe des phenomenes semblables chez certains animaux sociaux qui se synchronisent grace aux informations donnees par leurs congeneres. Un synchroniseur social peut en remplacer un autre par un phenomene d’apprentissage.

Desynchronisation [ modifier | modifier le code ]

La desynchronisation correspond a une perte de la relation de phase des rythmes biologiques. Elle peut etre d’origine externe (liee aux modifications de l’environnement) ou interne (sans relation directe avec l’environnement).

Desynchronisation externe [ modifier | modifier le code ]

Travail poste [ modifier | modifier le code ]

Le travail de nuit ou le travail poste peuvent provoquer une desynchronisation de l’organisation temporelle de l’individu (il est difficile de predire qui est tolerant ou non a ce type de travail).

Decalage horaire ou jet lag [ modifier | modifier le code ]

En cas de vol transmeridien superieur a environ cinq heures (phenomene de decalage horaire ) on observe une desynchronisation chez les individus.

• Rythme nycthemeral  : recadrage en 2 jours.
• Temperature du corps : recadrage en une semaine.
• Secretion du cortisol  : recadrage en 15 a 20 jours.

Cecite totale [ modifier | modifier le code ]

Les aveugles dont la retine est completement inoperante (la retine contient des recepteurs non photiques permettant de stimuler la secretion de melatonine par la glande pineale ) presentent de nombreux troubles de leur organisation temporelle. La lumiere ne pouvant pas etre traduite en signal hormonal de synchronisation, il s’ensuit des symptomes similaires a ceux pouvant apparaitre dans d’autres cas de desynchronisation.

Desynchronisation interne [ modifier | modifier le code ]

Cette derniere est mal comprise. Elle est affectee par l’age, la depression, ou les cancers hormono-dependants (sein, ovaires, prostate,  etc. ).

Mise en evidence d'une desynchronisation [ modifier | modifier le code ]

On peut la mettre en valeur via l’etude de rythmes marqueurs (cortisol plasmatique, melatonine plasmatique, temperature,  etc. ). Si la desynchronisation est mise en evidence, ces marqueurs seront dits soit en avance de phase, soit en retard de phase par rapport a l’organisation temporelle de reference ( normale ) pour l’individu etudie.

Desynchronisation et perte de poids [ modifier | modifier le code ]

L’horloge circadienne peripherique des tissus adipeux [ modifier | modifier le code ]

L’horloge centrale, soit celle situee dans les noyaux suprachiasmatiques (NSC), regule les horloges peripheriques par entree neuronale directe. Par contre, les entrees sympathiques seules ne peuvent etre responsable de toutes les activites circadiennes. Il y a presence d’une horloge dans plusieurs organes lies a l’apport alimentaire comme l’estomac, l’intestin, le pancreas ainsi que le foie. Un changement dans l’alimentation peut influencer par entrainement neurohumoral les mecanismes des horloges circadiennes peripheriques. De plus, la presence d'une horloge circadienne active dans le tissu adipeux suggere qu'il existe une composante temporelle a la regulation de la fonction des tissus adipeux. L’horloge circadienne dans l’adipocyte modifie la sensibilite de ce dernier a des stimuli specifiques differents au cours de la journee de 24 heures tels l’insuline ou encore l’adrenaline. L’horloge des adipocytes peut aussi modifier la capacite de stockage des triglycerides comme la perilipine. Une asynchronie entre le sommeil et l’alimentation altere l’horloge circadienne de l’adipocyte et cette alteration serait responsable de l’augmentation de l’adiposite. Une modification dans l’horaire d’alimentation peut aussi modifier la phase d’expression de genes avec un rythme circadien jusqu’a 12 h sans affecter la phase de l’expression circadienne dans le NSC. Dans ce cas, il y a donc desaccouplement des horloges peripheriques avec l’horloge centrale. Ce reajustement de phase fait par les horloges peripheriques a la suite d'un changement dans l’horaire alimentaire se produit rapidement dans le foie, mais est plus lent dans les reins, le cœur et le pancreas.

Impact du moment de la prise alimentaire sur la leptine [ modifier | modifier le code ]

Bien que les mecanismes reliant la synchronisation des repas et la prise de poids soient encore meconnus, il semble que les hormones y aient leur role a jouer. L'expression rythmique et l'activite des voies metaboliques sont principalement attribuees a la robustesse et l'expression coordonnee des genes de l’horloge dans les differents organes et tissus. Or, les changements dans le moment de l'apport calorifique peuvent alterer ce bien construit et modifier la rythmicite de nombreuses hormones impliquees dans le metabolisme, telles que la leptine ou encore la ghreline. En fait, les etudes realisees en laboratoire ont montre que les moments durant lesquels les souris etaient eveillees et en train de manger au cours de leur nuit biologique, (c’est-a-dire le jour dans le cas des souris, puisque ce sont des animaux nocturnes) a entraine de multiples changements metaboliques. Cela comprend notamment une modification de la secretion de leptine, une hormone anorexigene qui procure le sentiment de satiete a l’organisme en inhibant les neurones NPY / AgRP et en activant les neurones POMC / CART. Plus precisement, il a ete montre que les valeurs plasmatiques de leptine nocturne etaient significativement diminuees. Habituellement, c’est-a-dire lorsque l’apport alimentaire est fait durant le jour biologique (la nuit pour les souris), la secretion de leptine par les tissus adipeux est faite proportionnellement aux reserves lipidiques. Or, plus les reserves sont elevees, plus la secretion de l’hormone est elevee, ce qui signifie une augmentation de la sensation de satiete et une diminution de l’apport calorifique. Par consequent, les variations quotidiennes de l'apport alimentaire jouent directement sur la secretion de leptine puisqu’elle augmente apres l'alimentation et diminue pendant le jeune. Maintenant, le probleme avec les souris nourries durant la nuit biologique est que le taux de leptine etant significativement inferieur, le sentiment de satiete est moindre contrairement aux souris nourries la nuit. Ainsi, la faible quantite de l’anorexigene tend a favoriser l’augmentation de l’apport calorifique par jour et ce, bien que les besoins energetiques restent inchanges. Ce serait ainsi une cause de la prise de poids. C’est d’ailleurs un phenomene qui est aussi present chez l’homme ^{[ref. necessaire]} .

Impact du dephasage de la corticosterone et de l’insuline [ modifier | modifier le code ]

Comme mentionne precedemment, le moment auquel l’apport calorifique est effectue a un effet direct sur la secretion d’hormones, dont la corticosterone fait partie. Il a ete montre experimentalement qu’une souris habituellement nourrie la nuit et dont le rythme alimentaire est bouleverse par l’apport de ses repas le jour, montre un haut pic de corticosterone lors des repas. Il est donc suggere que cette hormone serait liee invariablement a la prise inhabituelle de poids. En effectuant une ablation de la glande adrenale, responsable de la production de corticosterone, il est maintenant possible d’observer une perte de poids. Cela serait du au fait que la corticosterone augmente la lipogenese et l’accumulation de gras abdominal. La lipogenese, se faisant normalement lorsque l’animal est en grande periode d’activite, limite la creation de gras abdominaux. Par contre, si elle se produit durant une phase peu active de la journee, son effet est grandement augmente.

L’insuline est egalement responsable de la prise de poids chez l’homme. Une experience se faisant sur des rats a montre ses effets. Chez des rats ayant six repas par jour repartis sur une periode de 24  h , le niveau de glucose dans le sang etait tres regulier durant la periode de lumiere. Par contre, les deux repas donnes pendant la nuit engendraient un niveau d’insuline beaucoup plus haut. Ainsi, le glucose sanguin s’est vu largement diminue par l’effet de l’insuline. Les rats normalement actifs la nuit et mangeant a cette periode voient leur metabolisme completement bouleverse lorsqu’ils mangent en journee. Le glucose sanguin devient alors plus eleve, ce qui amene a des risques d’augmenter la masse adipeuse de l’individu.

Impact du dephasage sur le metabolisme des souris [ modifier | modifier le code ]

La desynchronisation des divers elements humoraux du metabolisme presentes plus haut est impliquee dans le decouplement de deux parametres importants du metabolisme : le ratio d’echange respiratoire (RER) et la depense energetique des cellules. En situation de restriction alimentaire a la nuit subjective plutot que durant le jour subjectif, le RER subit un dephasage d’environ 10 heures dans les cellules hepatiques. Cela signifie que la prise de nourriture a un impact plus important dans les cellules du foie que l’horloge centrale. En situation de nutrition sans restriction, le RER fluctue de facon a synchroniser les moments ou l’energie provient des reserves de gras ou des intrants provenant de l’alimentation. Ici, la restriction de nourriture lors de la nuit subjective augmente la valeur moyenne de ce parametre sur toute la periode de 24 heures, indiquant que moins de reserves de gras sont sollicitees par la depense energetique. Le jour, la depense energetique vient en grande partie de l’activite musculaire, qui repose sur l’utilisation des carbohydrates (fournis directement par l’alimentation) imposee par une valeur elevee du RER (au-dessus de 1). Celui-ci etant moins sensible au Zeitgeber alimentaire, son dephasage se situe donc entre 5 et 7 heures, ce qui le desynchronise d’avec le dephasage du RER du foie (10h). De plus, la depense energetique est environ 9 % plus faible durant toute la periode de 24 heures, signifiant qu’en plus de ne pas etre en phase avec les pics d’utilisation des carbohydrates, moins d’energie est depensee par l’organisme. Ainsi, garder plus de gras stocke chez les souris nourries durant leur nuit subjective, couple a une diminution des depenses energetiques, entraine une augmentation du nombre de cellules adipeuses des individus. La desynchronisation des rythmes du foie, qui fournit une grande partie de l’energie durant la nuit, entraine une utilisation moins efficace du glycogene et un fort debalancement de l’homeostasie energetique du corps, pouvant avoir des impacts sur la prise de poids.

Pour conclure, plusieurs hypotheses sont emis selon lesquelles le moment auquel l’apport alimentaire est effectue aurait des impacts sur la prise de poids. En effet, le changement dans le taux de secretion d’hormone telles que la leptine, la ghreline, la corticosterone et l’insuline, ainsi que la diminution de l’activite physique de l’individu semble etre les causes principales de ce gain. Par contre, le mecanisme precis qui explique le lien direct entre ces composantes et la prise de poids reste encore inconnu et ce, bien que le lien entre ceux-ci et l'embonpoint soit prouve.

Autres facteurs pouvant affecter les rythmes biologiques [ modifier | modifier le code ]

Le sexe : la notion de rythme chez la femme est moins facile a etudier que chez l’homme (cycles menstruels). ^{[ref. necessaire]}

La surface corporelle joue egalement. ^{[ref. necessaire]}

L’age est un facteur dont il faut tenir compte :

• le fœtus est cosynchronise avec les rythmes de sa mere ^{[ref. necessaire]}  ;
• le nourrisson a ses rythmes qui seront plutot portes sur l’ultradien (cycle activite/repos de 50  min a une heure en rapport avec la maturite du systeme nerveux ?) ^{[ 29 ]}  ;
• l’enfant de 4 ans est totalement circadien ^{[ref. necessaire]}  ;
• le stade pubertaire change les rythmes biologiques ^{[ref. necessaire]}  ;
• la personne agee aura des rythmes de moins en moins bien synchronises et ≪ marques ≫ ^{[ref. necessaire]} .

Rythmes circadiens pendant le developpement fœtal

Les rythmes circadiens chez l’humain sont generes a partir des noyaux suprachiasmatiques (NSC) de l’hypothalamus ^{[ 30 ] , [ 31 ]} . Ces NSC prennent du temps a etre formes, mais on peut observer leur structure complete a partir d’environ 18 a 20 semaines de grossesse chez l’humain ^{[ 32 ]} .

En etudiant le developpement natal chez les primates, on observe qu’apres une exposition lumineuse pendant la nuit, il y a une forte augmentation de l’activite metabolique et de l’expression des genes c-fos et per1 dans les NSC a des ages equivalents a 24 semaines de gestation pour les humains ^{[ 33 ] , [ 34 ]} . Cela prouve que l’horloge circadienne tres prematuree repond aux signaux lumineux.

Comme le fœtus est depourvu de tout Zeitgeber (les entrees de l’environnement), l’entrainement circadien de ses NSC implique la communication maternelle de signaux circadiens ^{[ 35 ]} . En effet, les signaux maternels sont requis pour l’entrainement de la synchronisation des rythmes postnataux du fœtus. Les premieres etudes suggerant que l’horloge biologique du fœtus devait probablement provenir de la mere ont ete faites sur des rats ^{[ 36 ]} . Les chercheurs ont en fait determine que l’enzyme qui assure la production de melatonine continuait de suivre un rythme circadien meme si les sujets, soit des fœtus de rats, avaient ete mis dans des environnements qui ne suivaient pas des cycles ≪ light-dark ≫ (LD). Ainsi, meme s’ils etaient en conditions constantes, soit de lumiere ou de noirceur, l’enzyme continuait de suivre un certain rythme independamment de l’environnement exterieur. Les fœtus etaient donc synchronises avec le rythme de leur mere ^{[ 36 ]} . A partir de la, plusieurs etudes ont ete faites egalement chez les humains ^{[ 37 ]} .

La mere peut effectivement transmettre son cycle circadien au fœtus par de nombreuses facons, comme par la rythmicite de sa temperature corporelle, par la liberation de cortisol et de melatonine, par les contractions de son uterus ^{[ 37 ]} , par les variations de la concentration de glucose ^{[ 38 ] , [ 37 ]} , ou encore, par la liberation de CRF (≪corticosterone releasing factor≫) ou la corticosterone vient influencer le rythme circadien de l’activite uterine ^{[ 39 ] , [ 40 ]} . En ce qui concerne la secretion rythmique du cortisol par la mere, il a effectivement ete demontre que bloquer le cortisol maternel, avec de la triamcinolone par exemple, peut provoquer la perte du rythme circadien des battements cardiaques, de la respiration et de la mobilite chez le fœtus ^{[ 41 ] , [ 42 ]} . De plus, des chercheurs ont suggere que, chez l’humain, le niveau de glucocorticoide maternel pouvait influencer le fonctionnement de la glande surrenale du fœtus, et de ce fait, entrainer son rythme circadien ^{[ 43 ]} . Les rythmes circadiens maternels de CRF et de cortisol peuvent influencer l’activite des NSC du fœtus par leur grande quantite de recepteurs de glucocorticoide lors du developpement fœtal ^{[ 39 ]} .

Une autre composante qui participe grandement au developpement du fœtus et du nouveau-ne ainsi qu’a la regulation des rythmes circadiens est la melatonine. Cette hormone est toutefois particuliere puisque sa synthese apparait seulement apres la naissance du nourrisson ^{[ 36 ] , [ 44 ] , [ 45 ]} . Ainsi, durant la grossesse, elle doit etre transmise par la mere via le placenta ^{[ 37 ]} . Elle sera alors en mesure d’agir sur le fœtus grace a ses recepteurs specifiques presents sur les NSC a partir de la 18 ^e semaine de grossesse, soit au meme moment ou les NSC sont completement formes ^{[ 46 ]} . Comme la melatonine a deja une secretion rythmique chez la mere, c’est elle qui va dicter au fœtus le rythme selon le jour et la nuit ^{[ 36 ] , [ 45 ] , [ 44 ] , [ 47 ]} . Apres la naissance, c’est le nourrisson qui commence a la produire de facon endogene, mais un rythme jour-nuit est reellement percu a partir d’environ 3 mois ^{[ 48 ]} . On sait que la melatonine est entre autres responsable des cycles eveil-sommeil par sa secretion plus accrue durant la nuit ^{[ 49 ]} , mais elle participe egalement a la regulation d’autres cycles dont la temperature corporelle ^{[ 50 ]} . Elle ne peut donc pas etre negligee.

Les rythmes circadiens du fœtus apparaissent sequentiellement lors du developpement. En effet, a partir de la 22 ^e semaine, on peut deja observer le rythme de la frequence cardiaque qui debute ^{[ 51 ]} . Environ a la 29 ^e semaine de gestation, on observe une rythmicite du cycle repos-activite et de la temperature corporelle entrainee sur une periode de 24 heures ^{[ 52 ]} . De plus, vers la 28 ^e semaine de la grossesse, le sommeil et le cycle de sommeil apparaissent ^{[ 53 ]} . Ils sont essentiels au developpement neurosensoriel et moteur ainsi que pour la creation de la memoire et du maintien de la plasticite cerebrale ^{[ 54 ] , [ 55 ] , [ 56 ]} . Il est important de noter que ce cycle de sommeil ne correspond pas a celui qu’un adulte connait, il est plutot en developpement et ce developpement se poursuit egalement apres la naissance. Par exemple, chez le nouveau-ne, les periodes de sommeil sont courtes et nombreuses dans une journee de facon irreguliere. Ces periodes vont durer entre 2.5 et 4 heures, le nouveau-ne dort donc au total entre 16 et 18 heures par jour ^{[ 57 ] , [ 58 ] , [ 59 ] , [ 60 ]} . Dans les mois qui suivent la naissance, la periode de sommeil sans interruption s’allonge graduellement et la frequence dans une journee diminue pour eventuellement donner un cycle normal qui suit le jour et la nuit ^{[ 58 ] , [ 59 ]} . Finalement, au cours de la 36 ^e semaine de gestation, il y a la formation de la voie retino-hypothalamique. Cette derniere achemine la lumiere de l’environnement aux NSC ^{[ 61 ]} .

Conditions externes lors du developpement

Il est important de noter que le developpement des cycles circadiens chez les nouveau-nes n’est pas seulement du a la maturite des NSC, il est egalement influence par les differentes expositions aux Zeitgebers dans la periode postnatale ^{[ 47 ]} . Plusieurs etudes ont ete faites a ce sujet.

Par exemple, dans une etude, le premier groupe est forme de nourrissons nes a terme, qui n’ont pas besoin d’etre gardes a long terme a l’hopital, ils peuvent donc se developper dans une maison exposee aux conditions normales de l’environnement et ou la seule personne qui leur donne les soins est leur mere ^{[ 47 ]} . Ils sont donc exposes au patron circadien social et comportemental d’une seule personne. Le deuxieme groupe est forme de nourrissons prematures gardes a l’hopital plus longtemps ou ils sont places dans une piece a eclairage constant avec de nombreuses personnes qui leur donnent les soins ^{[ 47 ]} . A la fin de cette etude, les chercheurs ont constate que de la 6 ^e a la 12 ^e semaine postnatale, il etait possible d’observer que les enfants restes sous un cycle normal de lumiere-noirceur avaient pris plus de poids et dormaient plus que ceux restes en conditions de lumiere constante ^{[ 47 ]} .

L’analyse de plusieurs situations semblables ^{[ 62 ] , [ 63 ] , [ 64 ]} demontre que les enfants exposes a un cycle normale de lumiere-noirceur developpent plus rapidement leurs cycles circadiens que les autres en conditions de lumiere constante ^{[ 47 ]} . Ils seraient egalement moins malades et grandiraient plus vite ^{[ 63 ] , [ 64 ]} . En effet, pour ce qui est de la croissance des jeunes enfants, le fait de deregler les cycles jour-nuit par un environnement ou il y a toujours de la lumiere vient affecter la rythmicite de l’hormone de croissance ^{[ 65 ] , [ 66 ]} . Il est donc important pour les nouveau-nes que leur horloge interne soit eduquee a un tres jeune age. Un autre exemple qui appuie ces observations est l’etude de deux groupes de bebes prematures ^{[ 62 ]} , ou l’un d’eux a eu droit a un masque phototherapeutique plusieurs jours avant la sortie de l’hopital, soit de 18 a 52 jours. Les jeunes bambins ont ensuite ete amenes dans un environnement normal a la maison ou l’eclairage suit le cycle jour-nuit. Le deuxieme groupe n’avait pas acces a ce traitement et etait donc soumis a la lumiere constante de l’hopital. Comme mentionne plus haut, l’exposition a cette lumiere de facon constante a beaucoup de repercussions. Dans cette etude, il a ete montre que le premier groupe, a l’age de 52 semaines, avait developpe un rythme circadien de melatonine identique a celui des nourrissons non-prematures, mais que le deuxieme groupe prenait plus de temps pour developper leurs rythmes circadiens, incluant celui de la melatonine ^{[ 62 ]} . Cela permet de constater que dans ces situations, ce n’est bien pas le fait d’etre premature qui affecte les rythmes, mais plutot les conditions de l’environnement exterieur. Ainsi, ces etudes montrent que les Zeitgebers, dont l’eclaircissement cyclique lors de la periode postnatale, ont un grand role a jouer dans le developpement des cycles circadiens chez les nouveau-nes.

Exemples d'applications [ modifier | modifier le code ]

En France, Michel Siffre , speleologue, a realise l'une des premieres experience d’isolement hors temps dans le gouffre du Scarasson ^{[ 67 ]} , du 18 juillet au 14 septembre 1962 a 2 000  m d’altitude dans les Alpes italiennes (entre Limone et Tende).

Les conditions de cette experimentation peuvent se rapprocher des conditions de free run , situation dans laquelle les individus etudies sont prives de tous synchroniseurs. Le free run permet de mettre en valeur les periodes des rythmes endogenes de chaque individu.

Le P ^r   Christian Poirel (Canada) a etudie les rythmes circadiens de la souris et sur les phenomenes psychopathologiques humains. ^{[ ref.  souhaitee]}

Chronopsychologie [ modifier | modifier le code ]

En 1967, dans Psychologie du temps , Paul Fraisse cree et developpe la notion de chronopsychologie.

Francois Testu ( universite de Tours ), a etudie les rythmes d’apprentissage chez l’enfant, en leur faisant faire des exercices simples et en regardant les taux de reussite selon les heures ^{[ 68 ]} . Il a observe la presence de deux acrophases, vers 11  h et 17  h  30 (acrophase qui n’existe pas chez les petits enfants), et de deux batyphases, la premiere vers 13  h  30 (elle n’est pas directement et uniquement liee a la digestion du dejeuner, sinon il y aurait egalement une batyphase durant toute periode post-prandiale, apres toute prise d’aliments). Elle dure environ 2 heures, (entre 13  h et 15  h ). Cette baisse est tres liee a la baisse physiologique de la vigilance correspondant au creux meridien ^{[ 69 ]} . La deuxieme a lieu vers 3  h  30 du matin. ^{[ref. necessaire]} Claire Leconte s’etonne de voir un tel resultat sur les rythmes d’apprentissage chez l’enfant : est-il reveille la nuit pour faire une epreuve d’attention ^{[ 70 ]}  ? Cette derniere est sans doute liee a la chute de la temperature, qui est au plus bas entre 3 et 5 heures du matin ^{[ 3 ]} .

Outre ce cycle circadien d’attention, on note aussi un cycle ultradien d’environ 90 minutes, ce que Nathaniel Kleitman appelle le BRAC ( Basic Rest-Activity Cycle , Cycle fondamental activite-repos) ^{[ 29 ]} . Par exemple apres le debut d’un cours, l’attention est a son maximum apres environ 25 minutes, puis decroit et la batyphase se situe vers 75 minutes ^{[ref. necessaire]} . Aucune recherche n’a permis de confirmer un tel resultat, la variation de l’attention lors d’un cours d’une heure est tres dependante du contenu de ce cours, de la competence de l’enfant par rapport a l’activite a realiser, de la motivation que cet enfant eprouve pour ce cours, du contexte pedagogique dans lequel il est fait. Dans les experiences menees, on releve de grandes differences inter-individuelles ^{[ 69 ]} .

Une etude americaine a revele un cycle d’attention correspondant a l’intervalle entre les publicites qui coupent les emissions televisees ^{[ref. necessaire]} .

Chronotherapie [ modifier | modifier le code ]

Les etudes et decouvertes en chronobiologie ont decoule de nouvelles facons de traiter certaines pathologies. Cette branche de la chronobiologie est dite chronotherapie et vise a traiter les patients en fonction de leur horloge endogene pour maximiser les benefices du traitement, et reduire les effets secondaires. Cela peut etre une approche possible de traitement pour les troubles bipolaires .

Role dans l'accidentologie [ modifier | modifier le code ]

Alain Reinberg ^{[ 71 ]} , en citant Folkard ^{[ 72 ]} , insiste sur la place de la chronobiologie en accidentologie et donne quelques raisons :

• l’accident a une rythmicite a l’echelle d’une population. ≪ Il est unique et peut etre mortel pour l’individu, mais le regroupement de son incidence en fonction du temps montre qu’il existe des heures noires ≫ ^{[ 73 ]} . Selon l’auteur, l’intervalle des heures noires se situe entre minuit et quatre heures du matin (mais les frontieres sont legerement floues, dues a la variabilite biologique et aux synchronisations respectives des individus concernes) ;
• le caractere nocturne de l’accident de l’adulte est une expression des rythmes circadiens affectant directement la vigilance et la performance des activites des individus ^{[ 74 ] , [ 75 ] , [ 76 ] , [ 77 ] , [ 78 ]} .

Ces variations de vigilance sont tres etudiees dans le cas de surveillance du pilotage des navires (organisation en quarts) ou de salles de controles d'installation industrielles (usines chimiques, centrales nucleaires ) ou de trafic ( tour de controle , Cross ). Des catastrophes industrielles de l'epoque moderne se sont produites au cœur de la nuit, a un moment de vigilance moindre ; on peut citer l'exemple celebre du naufrage du Titanic qui s'est produit durant la periode critique aux alentours de 23 h et 1 h du matin.

Justice et management [ modifier | modifier le code ]

En 2011, une etude sur l’impartialite de la justice a montre que les liberations sur parole accordees par les tribunaux varient de 65 % (apres une restauration) a pratiquement zero relaxe obtenue avant la pause dejeuner ^{[ 79 ]} .

Recherche sur l'horloge biologique [ modifier | modifier le code ]

L' horloge biologique est deja largement pressentie au XVIII ^e  siecle . En 1729 l'astronome francais Jean-Jacques Dortous de Mairan cite ainsi comme exemple la feuilles du Mimosa se fermant au crepuscule et s'ouvrant a l'aube (meme quand elle est conservee [vivante] dans l'obscurite) ^{[ 80 ]} .

Parallelement a la decouverte de l'importance de la melatonine , ce n'est qu'au XX? siecle que le mecanisme genetique et moleculaire commence a etre explique. Seymour Benzer et Ronald Konopka au California Institute of Technology de Pasadena creent dans les annees 1970 des drosophiles mutantes presentant une horloge biologique anormale et montrent que ces mutations et anomalies proviennent d'un meme gene mute qu'ils denommeront avec d'autres le gene ≪ Period ≫ ^{[ 80 ]} (qui sera sequence en 1984).

En 2017 le travail sur les mecanismes de l'horloge biologique (identification des genes impliques dans le rythme circadien, chez la drosophile ) realise par trois chercheurs americains : Jeffrey Hall , Michael Rosbash et Michael Young a ete recompense par le prix Nobel de medecine ^{[ 81 ]} . En 1984 M. Rosbash avait isole un gene dit " period " controlant le rythme biologique circadien. Avec Jeffrey Hall il a montre que la proteine PER (codee par le gene period ) est accumulee dans les cellules avec un pic la nuit puis degradee le jour. Puis en 1994 Michael Young montre qu'un autre gene dit ≪ timeless ≫ code une proteine dite ≪ TIM ≫ indispensable au deroulement du rythme circadien, TIM se liant a PER pour entrer dans le noyau de la cellule et bloquer l'activite du gene period (retrocontrole negatif) ^{[ 82 ]} . Ce principe a ete detecte chez la drosophile, mais ensuite retrouve dans les cellules de nombreuses autres especes, dont Homo sapiens ^{[ 80 ]} .

Endocrinologie [ modifier | modifier le code ]

L’endocrinologie est la science qui etudie les hormones . Celle-ci peut etre associee a la chronobiologie du a la secretion cyclique de certaines hormones. Les hormones peuvent suivre un cycle circadien, ultradien ou encore infradien. La secretion de ces hormones selon un rythme circadien permet de maintenir un rythme biologique chez l’homme ou les vegetaux ^{[ 83 ]} .

La majorite des fonctions de l’organisme sont synchronisees selon le cycle diurne et nocturne. En effet les hommes mangent, dorment, presque toujours a la meme heure. Cette rythmicite dans les activites quotidiennes cadence les fonctions physiologiques internes, dont la secretion d’hormones ^{[ 84 ]} .

Melatonine [ modifier | modifier le code ]

L’application la plus commune de la chronobiologie est dans le cycle sommeil-eveil. Ce cycle est regule principalement par deux hormones ; la melatonine et le cortisol ^{[ 85 ]} .

La melatonine, synthetisee par la glande pineale est souvent consideree comme l’hormone du soir. C’est un synchronisateur endogene agissant grace a l’activation de MT1 et MT2, deux recepteurs couples aux proteines G . C’est en fin de journee, lorsque la nuit tombe, que sa secretion sera la plus importante. Sa secretion est stimulee ou inhibee de maniere circadienne, par les noyaux suprachiasmatique de l’hypothalamus selon le cycle lumiere/obscurite. Les recepteurs de la retine, ne recevant plus de lumiere bleue, stimulent la secretion de melatonine. Cette information donne au cerveau et a d’autres organes la notion de photoperiodisme ^{[ 86 ]} . Ce rythme peut etre perturbe par notamment l’utilisation d’ecran. En effet, les ecrans d’ordinateurs et de telephone emettent de la lumiere bleue qui inhibe la secretion de melatonine. Des etudes ont montre que cela pouvait resulter en une desynchronisation, notamment en un retard de phase ^{[ 87 ]} .

Cortisol [ modifier | modifier le code ]

Le cortisol est une hormone corticosteroide secrete par les glandes surrenales . Celui-ci est considere comme l’hormone du reveil et de la vigilance. En effet, le cortisol est secrete tout au long de la journee, puis sa concentration diminue au cours de celle-ci. On observe surtout un pic important appele ≪ pic acrophase ≫, le matin permettant de reveiller l’organisme et de stimuler la neoglucogenese induisant la synthese de glucose et donc de l'energie necessaire pour commencer la journee ^{[ 88 ]} . La secretion du cortisol peut etre dereglee par une situation stressante. Lors d’un stress intense l’organisme secrete plusieurs hormones dont le cortisol, qui induit un dereglement du cycle nycthemeral . La synthese d’une dose elevee, anormale de cortisol en journee ou avant la nuit provoque un delai de phase. En effet, ce niveau anormal met quelque temps a revenir a la normale, maintenant l’organisme eveille et en alerte pendant tout ce temps ^{[ 89 ]} .

Insuline [ modifier | modifier le code ]

L’insuline est une hormone synthetisee par le pancreas et a une action hypoglycemiante. Celle-ci joue un role important dans le metabolisme glucidique, proteique et lipidique. Elle favorise notamment l’absorption du glucose par les cellules. En effet, en condition normale, l’insuline est secretee de maniere periodique, apres chaque repas. Etant donne que l’Homme mange environ aux memes heures chaque jour, la synthese importante d’insuline est synchronisee avec les heures de repas. Sa secretion suit un cycle ultradien, c’est-a-dire moins de 24 heures. En dehors des repas, l’insuline est synthetisee de maniere pulsatile afin de maintenir un niveau de glucose constant dans l'organisme.

Hormone de croissance [ modifier | modifier le code ]

L’hormone de croissance (GH ; Growth Hormone) est synthetisee par l’ hypophyse et elle stimule la croissance et la division cellulaire. Des etudes ont montre que l’hypophyse libere la GH dans le plasma, la nuit surtout au debut de la phase de sommeil profond. Il a ete observe que le pic de secretion etait decale si le sommeil l’etait aussi. Il semblerait que la secretion de GH soit fortement lie au sommeil et suit donc le cycle eveil/sommeil de l’organisme ^{[ 90 ]} .

Thyreostimuline [ modifier | modifier le code ]

La TSH (de l'anglais: Thyroid Stimulating Hormone) est une hormone regulatrice du niveau des hormones thyroidiennes, T3 et T4 dans le sang. La TSH est secretee par l’hypophyse et a un effet sur la thyroide.

Il a ete montre que des dereglements dans le cycle circadien nuiraient au bon fonctionnement de la thyroide et pourraient meme causer des cancers ^{[ 91 ]} .

Testosterone [ modifier | modifier le code ]

La testosterone fait partie des hormones sexuelles surtout produite par les gonades masculines, les testicules ainsi qu’a faible dose par les gonades femelles, les ovaires ^{[ 92 ]} . Elle est regulee selon l’axe hypothalamo-hypophysaire et secretee regulierement pendant la journee.

Cependant, il a ete montre que la secretion de testosterone suivait un cycle circadien avec une concentration maximale entre 7h et 10h et un niveau minimum aux alentours de 19h avant de reaugmenter pendant la nuit ^{[ 93 ]} .

Oestrogenes [ modifier | modifier le code ]

Les œstrogenes sont les hormones sexuelles primaires chez la femelle. Elles sont produites par les ovaires principalement, mais aussi par les follicules, le placenta chez les femelles enceintes ou encore le tissu adipeux. La synthese d’œstrogenes est stimulee par la GnRH et elles sont synthetises par les ovaires selon le cycle menstruel ^{[ 94 ]} . La secretion suit un cycle infradien, puisque la secretion varie mensuellement. L’ovulation est induite par montee de LH (l'hormone luteinisante) en fin d’apres-midi ou tot dans la nuit precedant la periode de chaleur. Il a ete montre chez des rongeurs que l’ovulation ainsi que l’accouplement se deroulaient tard dans la nuit ou le matin du jour ou debute la periode fecondable ^{[ 95 ]} .

Des experiences sur des rats, par injection d’une substance permettant l’arret de l’excitabilite neuronale, ont permis de prouver qu’un signal neurogene venant du noyau suprachiasmatique pouvait etre responsable de la poussee temporelle de LH, celle-ci etant consideree aujourd’hui comme responsable de l’horloge circadienne.  De plus, il a ete remarque que sous certains conditions changeantes, perturbant le cycle circadien, le cycle oestrogenique etait altere ^{[ 95 ]} .

Phytohormones [ modifier | modifier le code ]

Les phytohormones ou hormones vegetales sont impliquees dans differents stades de croissance et de developpement de la plante ^{[ 96 ]} . Ces substances chimiques peuvent servir de moyen de communication entre vegetaux ou encore de moyen de defense contre des attaques exterieures ^{[ 97 ]} .

Cinq familles de phytohormones peuvent etre retrouvees chez les vegetaux; l'auxine , la gibbereline , la cytokinine , l'ethylene et l'acide abscissique . Ces hormones sont capables de controler de nombreuses fonctions du cycle circadien des plantes. Elles permettent de moduler la periode, la phase, l'amplitude et la precision e l'horloge circadienne. Les cytokinines provoquent un retard de phase, l'auxine ajuste l'amplitude et la precision de l'horloge et l'acide abscissique module la periodicite circadienne ^{[ 98 ]} . Les vegetaux utilisent les phytohormones afin de synchroniser leur horloge interne avec les differents signaux externes, notamment celui de phototropisme, de temperature, et de maintenir un cycle regulier ^{[ 98 ]} .

Differentes experiences ont ete menees afin de voir si les phytohormones jouaient reellement un role dans la regulation du cycle circadien. Des resultats ont montres que l'auxine etait indispensable pour maintenir un cycle precis surtout sous une lumiere constante.

Concernant les cytokinins, il a ete observe qu'en leur presence, celles-ci sont capables de moduler l'amplitude, la phase, la periodicite et la rythmicite. En effet, un retard de phase est observe sous une lumiere constante et une obscurite constante (retard plus important a l'obscurite) permettant le maintien d'une rythmicite dans l'obscurite. Les cytokinines affectent egalement la periodicite en raccourcissant cette derniere ^{[ 98 ]} .

L'acide abscissique est une hormone regulant la dormance des graines ou encore la reponse de la plante face a des facteurs stressants. Contrairement aux cytokinines, l'acide abscissique montre une elongation de la periodicite et donc du cycle circadien. Les resultats etaient notamment significatifs sous lumiere constant et peu de changement ont ete observes dans l'obscurite. L'action de acide abscissique sur la regulation du cycle serait donc surtout dependant de la lumiere ^{[ 98 ]} .

Notes et references [ modifier | modifier le code ]

Autres publications [ modifier | modifier le code ]

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• Zvonic, S., Ptitsyn, A.A., Conrad, S. A., Scott, L. K., Floyd, Z. E., Kilroy, G., Wu, X., Goh, B. C., Mynatt, R. L., & Gimble, J. M. (2006). Characterization of Peripheral Circadian Clocks in Adipose Tissues. Diabetes, 55(4), 962-970.
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Voir aussi [ modifier | modifier le code ]

Bibliographie [ modifier | modifier le code ]

• (en) Dunlap J.C., Loros J.J., DeCoursey P.J. dir., Chronobiology, biological time keeping , Sinauer Associates Inc., 2004, Sunderland,
• Albert Goldbeter, La Vie oscillatoire. Au cœur des rythmes du vivant , editions Odile Jacob, 2010. Presentation en ligne
• Andre Klarsfeld, Les Horloges du vivant. Comment elles rythment nos jours et nos nuits , editions Odile Jacob, 2009. Presentation en ligne
• Leconte, C. (1995) La chronopsychologie a l'ecole , In Manuel de psychologie pour l'enseignement , coord. D. Gaonac’h et C. Golder, ed. Hachette education, 456-489.
• Christian Poirel , Les Rythmes circadiens en psychopathologie (Perspectives neurobiologiques sur les structures de rythmes temporalite) , Masson ed., Paris, 1975.
• Alain Reinberg , (1991), Chronobiologie medicale, chronotherapeutique , Flammarion, coll. Medecine Sciences, 2 ^e  edition (2003), Paris
• Alain Reinberg , F. Levi et M. Smolensky, ≪ Chronobiologie et pathologie infectieuse ≫/ ≪ Chronobiology and infectious diseases ≫ , Medecine et Maladies infectieuses , vol. 17, supplement 2, mai 1987 , pages 348-350 ; doi:10.1016/S0399-077X(87)80286-X
• Sechter, D. et Poirel, C., Chronobiologie et psychiatrie , Masson Publ., Paris et New York, 1985.

Articles connexes [ modifier | modifier le code ]

• Alain Reinberg
• Avantage evolutif des horloges endogenes
• Chronobiologie et depression
• Chronobiology International
• Chronotoxicologie
• Horloge circadienne
• Horloge moleculaire
• Photoperiodisme
• Role de l'horloge circadienne dans le developpement de la maladie du diabete
• Rythme circadien et cancer
• Rythme circadien et les troubles bipolaires
• Scotobiologie
• Yvan Touitou

Liens externes [ modifier | modifier le code ]

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  • Britannica
  • Den Store Danske Encyklopædi
  • Gran Enciclopedia Catalana
• International Society for Chronobiology
• Societe francophone de chronobiologie (SFC)
• Synchroniseurs cellulaires peripheriques
• (histoire des sciences) Aux origines de la chronobiologie , texte d'A. Klarsfeld commentant une ≪ observation botanique ≫ (Mairan 1729), en ligne sur BibNum .

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