Cours 2 Flashcards
(25 cards)
chronobiologie
étude de l’organisation temporelle des êtres vivants
o Chronos : temps / bios : vie / logos : étude
rythmes biologiques
tous les processus biologiques, comportementaux ou psychologiques qui se répètent à intervalles réguliers
dérivent de stimuli externes ou générés de façon endogène
période amplitude phase
pé: durée d’un cycle complet
a: moitié de la différence entre le minimum et le maximum; différence entre le minimum et le maximum
p: moment de l’occurrence d’un point de référence (par exemple, le maximum) au cours du cycle
rythmes circadiens
o Processus biologiques cycliques dont la période est d’environ 24h
o Endogènes : générés par l’organisme
o Sensibles à l’environnement (capables d’entraînement) -> plus synchronisé avec l’environnement
o Circa : environ / die : jour
propriétés des rythmes circadiens
Les rythmes sont endogènes
o Rythmes circadiens se maintiennent même si l’organisme est gardé dans un environnement constant
ex: Mairan : plante, Candolle: lumière en continue plante, forel: abeilles, Frisch : mine de sel, Renner: Paris à New York
Rythmes sont capables d’entraînement -> processus actif par lequel s’accomplit la synchronisation entre l’horloge circadienne interne et le cycle jour-nuit de l’environnement , utilise des indices environnementaux périodiques capables d’entraîner le rythme endogène : zeitgebers
o Horloge interne = environ 24h
o Cycle environnemental = exactement 24h
o On est libre de vivre selon notre horloge
On augmente d’environ 0,2h par jour
synchroniser l’organisme aux rythmes environnementaux
o Orientation temporelle : abeilles et plantes
o Orientation spatiale : les oiseaux migrateurs – ajustent leur position par rapport au soleil pour compenser pour les mouvements de la terre
o Préparer l’organisme aux variations prévisibles dans l’environnement
Prévoir plutôt que réagir
assurer l’organisation temporelle interne de l’organisme
o Synchroniser les fonctions complémentaires et séparer dans le temps les fonctions qui sont incompatibles
o Importance de l’angle de phase interne
Michel Siffre
étudier les grottes, isolé dans une grotte pendant 2 mois sans indicateurs temporelles (fait ce qu’il veut et quand -> appel groupe de recherche pour enregistrer son activité)
* Rythmicité maintenue mais dégradation à chaque jour (décalage horaire)
Mesures chez les rongeurs
Actigramme (double raster-plot) : mesure activité/repos du rat avec une roue
Différence light-dark et dark-dark (adopte une période endogène -> avance de phase)
Mesures chez les humains
Mesures ambulatoires : horaire et régularité du cycle éveil-sommeil
Agendas de sommeil
Actigraphie
Marqueurs de l’horloge biologique : pour estimer les paramètres (période, amplitude et phase) de l’horloge circadienne endogène
Rythme de la température corporelle
* Minimum (nadir) -> 2h avant levée et maximum (acrophase) -> en soirée environ 19h
De la sécrétion de la mélatonine
* Début de la sécrétion en lumière tamisée (DLMO)
* Heure du maximum (acrophase) -> environ 1h avant le minimum de température
Les marqueurs les plus robustes : ont une forte composante endogène et sont facilement mesurables
Masking sur les marqueurs circadiens
* Température corporelle : posture, sommeil, activités stimulantes
* Sécrétion mélatonine : exposition à la lumière (beaucoup), posture (un peu)
* Composante oscillatoire
Protocoles de mesures en labo
Routine constante : diminuer les effets du comportement et l’environnement
* Mesurer la phase et l’amplitude des rythmes générés par l’oscillateur endogène
* Principaux facteurs contrôlés : alternance éveil-sommeil, posture, prise de nourriture, luminosité ambiante
* Surtout sous contrôle circadien : cortisol, TSH, mélatonine
* Surtout sous contrôle cycle éveil-sommeil : hormone croissance, prolactine et PTH (production abolie si exposition à la lumière à une heure anormale
Désynchronisation forcée : séparer les effets circadiens des effets de l’alternance éveil-sommeil, obliger le cycle éveil-sommeil à suivre une période imposée que l’horloge biologique est incapable de suivre (plus courte que 22h ou plus longue que 26h)
* Mesurer période endogène de l’horloge biologique centrale
* Principaux facteurs à contrôler :Influence du cycle environnemental, Luminosité ambiante
synchroniseurs
o Photique : lumière (cycle lumière-obscurité)
o Non-photique : repas, contacts sociaux, activité physique
o Ce sont les zeitgebers qui influencent l’oscillateur principal (horloge central)
oscillateur
o Noyaux suprachiasmatiques (NSC) -> horloge circadienne principale
Dans l’hypothalamus, bilatéral : de chaque côté du 3e ventricule au-dessus du chiasma optique
Activité neuronale augmentée le jour et réduite la nuit (même chez l’animal nocturne)
Transplantation des NSC – permet de confirmer le NSC comme oscillateur central
Systèmes effecteurs (output)
o Oscillateur a un contrôle sur eux
o Cycle éveil-sommeil, hormones, température, etc.
Bases moléculaires (biais de la boucle d’autorégulation)
- Au début du jour, la transcription de Clk et de Bmal1 commence et les protéines CLOCK et BMAL1 sont synthétisées en tandem
- Lorsque leur concentration a suffisamment augmenté, ces protéines s’associent sous forme de dimères et se lient aux séquences régulatrices de l’ADN (E-box) dans le promoteur des gènes Per 1-2-3 et Cry 1-2
- Il y a alors production des protéines PER et CRY qui diffusent dans le cytoplasme
- Lorsque la quantité des protéines PER et CRY devient suffisamment élevée dans le cytoplasme, les 2 protéines dimérisent et pénètrent dans le noyau
- Elles inhibent l’activité transcriptionnelle de CLOCK-BMAL1 et leur propre expresssion
- Avec le temps, les protéines PER et CRY sont phosphorylées et dégradées (par la caséine kinase). L’inhibition du complexe CLOCK-BMAL diminue, ce qui permet la reprise de la transcription de Per et Cry
- Une fois séparée de CRY, PER2 stimule la transcription de Clk et de Bmal1 et le cycle reprend…
Autorégulation circadienne dans les organes périphériques
o La boucle d’autorégulation moléculaire se retrouve dans presque tous les tissus du corps
o Contrairement aux NSC, les organes périphériques ne peuvent pas maintenir un rythme par eux-mêmes et sont incapables de réagir à la lumière
o NSC = chef d’orchestre (permet aux organes périphériques de maintenir la rythmicité)
Perception lumineuse de l’oeil - deux fonctions principales
o Fonction visuelle
Voies visuelles (cônes et bâtonnets -> rétine)
o Fonction d’entraînement circadien
Voie rétino-hypothalamique
* Monosynaptique, voie directe entre la rétine et les NSC, indépendante des voies visuelles
effet non-photique de la lumière
o Photorécepteurs circadiens
Cellules ganglionnaires rétiniennes intrinsèquement photosensibles (ipRGC), réparties dans toute la rétine, minoritaires (1-2%)
o Photopigment : mélanopsine
Effet du synchroniseur varie selon…
la phase à laquelle se trouve l’oscillateur :
- décalage de la phase circadienne : avance ou délai de phase
- courbe de réponse à la lumière (point pivot)
-> petit délai: lumière tard vers pp
-> gros délai: lumière très proche pp
-> gros avance: lumière juste après pp
-> pas effet: lumière quand habitué
intensité et durée de l’exposition
-> variations de lux des lumières et le temps
-> administration de la mélatonine, absorption rapide (très grandes variations individuelles)
longueur d’onde de la lumière
-> sensibilité maximale des ipRGC : on réagit fortement à la lumière bleue
constraste lumière-obscurité (différences j/n):
-> nuit enviro déterminée selon intensité lumineuse relative et non absolue (évalué avec sécrétion de mélatonine)
-> historique lumineux : travailleurs extérieur moins sensibles au rythme circadien à la lumière
-> synchroniseurs non-photiques : horaire de sommeil, exercice physique, stimulation, indices sociaux, alimentation, stimulations auditives
Systèmes effecteurs
transmission du signal circaidne au cerveau : surtout hypothalamus aux autres centres de régulation
contrôle circadien de la production de la mélatonine: régulation à la glande pinéale
mélatonine est un zeitgeber : rétroaction sur système circadien (noirceur), mélatonine oral = opposé de l’effet lumière, prendre journée = plus effet pcq plus loin du pp
courbe de réponse de phase à la mélatonine
-> près = pas effet
exposition loin = plus effet
-> récepteurs somnolence et modulation de la phase circadienne
-> avance: soirée
-> délai: avant midi
Processus de régulation du cycle éveil-sommeil
o Processus C circadien : rythme endogène avec certaines fonctions qui oscillent sur 24h
o Processus S homéostatique : plus éveil = plus pression pour dormir le soir -> dissipe la pression ou pendant une sieste -> pression = grande lors du sommeil
paradoxe circadien
o La propension circadienne au sommeil est à son maximum alors que la propension homéostatique au sommeil est à son maximum et vice versa
o L’interaction de ces 2 processus permet la consolidation du sommeil et de l’éveil
o Propension circadienne plus élevée en fin de nuit pour rester endormi
zone interdite au sommeil
signal d’éveil le plus haut entre 18h et 20h (rester réveiller jusqu’au repos)
Précède immédiatement la sleep gate. Dure environ 2-3 heures et est caractérisée par une propension au sommeil très faible
porte du sommeil
même message des 2 processus, stable par individu, production de la mélatonine (22h-23h)
transition du sommeil à l’éveil
o Processus W – inertie du sommeil
Période de transition qui peut durer jusqu’à 2-3 heures, durant laquelle la vigilance subjective et objective va augmenter de façon exponentielle
Quand on se réveille, ça peut prendre du temps pour être à la productivité optimale
zone interdite du sommeil et performance cognitive
Après environ 30 minutes d’éveil, on a une bonne performance cognitive
On peut noter le afternoon slump
Il y a une diminution de la performance cognitive à la suite d’une nuit de privation de sommeil
