Les rythmes biologiques Flashcards
Quels sont les différents rythmes ?
- rythme circadien
- rythme ultradien
- rythme infradien
Que sont les rythmes circadiens ?
Il s’agit de rythmes dont la période est d’environ 24 heures et qui sont basés sur l’alternance du jour et de la nuit
Donner de exemples de rythmes circadiens
- Le rythme veille-sommeil: organisant tout le comportement.
- Température corporelle: la température corporelle évolue tout au long de la journée suivant une courbe qui se répète chaque jour de manière identique. Le matin elle est d’environ 36,5°, le soir proche de 38° et la nuit de 36°.
- Sécrétion du cortisol (hormone dont une fonction est de libérer des sucres dans le sang). Un pic important est observé le matin (7h). Il correspond à la préparation au réveil et à la mobilisation par apport massif de sucre.
Qu’est ce que le rythme ultradien ?
Il s’agit de rythmes dont la période est inférieure à 20 heures
Donner des exemples de rythmes ultradiens
- Sécrétion de GnRH (Hormone sexuelle): sécrétée par l’hypothalamus toutes les 1 à 2 heures
- Rythme de la vigilance: 90 minutes. Les cycles de 90 minutes observés pour le sommeil se maintiennent dans la journée sous forme de rythmes de vigilance.
Qu’est ce que le rythme infradien ?
Il s’agit de rythmes dont la période est mesurée en mois ou en années.
Donner des exemples de rythmes infradiens
- Cycle menstruel chez la femme: 28 jours
- Cycle circannuel: un an.
Ce type de rythmes est facilement observable chez l’animal qui module ses prises alimentaires et son activité sexuelle en fonction des saisons.
Quelles sont les fonctions des rythmes biologiques ?
La fonction principale des rythmes biologiques est d’anticiper les changements cycliques de l’environnement pour mieux s’y adapter. Autrement dit, il s’agit d’une forme d’adaptation préventive, afin d’assurer la survie et la reproduction des espèces.
Une seconde fonction des rythmes biologiques est de synchroniser les activités des membres d’une espèce sociale en termes d’alimentation et de reproduction.
Les rythmes biologiques sont-ils endogènes ou exogènes ?
Décrire l’experience
Un rat est installé dans une roue qu’il active en courant. La roue est reliée à un stylet qui permet d’enregistrer son activité produisant un tracé appelé actogramme. Les zones sombres correspondent à l’activité, les zones claires à l’inactivité.
Avec cet appareillage, les chercheurs ont observé que les périodes d’activité et de repos se reproduisent de manière presque identique chaque jour. Ainsi, l’actogramme rend compte du rythme circadien.
Afin de déterminer si le rythme circadien est endogène ou exogène, on supprime les variations des stimuli extérieurs (lumière constante, contrôle de la température et du niveau sonore).
On constate que l’alternance veille-repos se décale de jour en jour d’une heure. L’alternance est conservée mais on assiste à un allongement de la période qui atteint alors 25 heures. Après 12 jours, le rythme veille-repos est donc complètement inversé (décalé de 12 heures).
Il existe donc un rythme endogène, déterminé par une horloge interne (puisque l’alternance veille-repos est conservée), mais cette horloge interne a besoin d’être synchronisée par le milieu extérieur (puisque sans repère ce rythme se décale). On dit que le milieu extérieur fournit des « Donneurs de temps » (Zeitgeber). Si on supprime ces donneurs de temps, seul reste le rythme endogène.
Où est localisé l’horloge interne ?
Le noyau supra chiasmatique (NSC ; au-dessus du chiasma optique) de l’hypothalamus est le support cérébral de l’horloge interne.
Comment est mis en évidence la localisation de l’horloge interne ?
L’ablation du NSC (Noyau Supra-Chiasmatique) induit une disparition des rythmes circadiens, le rythme devient aléatoire bien que la quantité de veille et de sommeil reste identique.
De manière intéressante, si l’on greffe le NSC d’un rat ayant au préalable subi une ablation du NSC, l’organisation temporelle de l’activité se trouve rétablie. De plus, si on greffe le NSC d’un rat au cycle de 23 heures sur un rat lésé qui avait un rythme de 25 heures le rythme adopté est celui du donneur (23 heures). Cela signifie que le NSC conserve son autonomie et son rythme propre même sorti de l’organisme.
Comment fonctionne l’horloge interne ?
L’observation de l’activité électrique du NSC a permis d’observer que l’activité des neurones est synchrone (émission de potentiels d’action au même moment et à la même fréquence), spontanée (les neurones n’ont pas besoin d’être stimulés) et varie en fonction du rythme circadien. Ainsi, le cerveau, grâce à son horloge interne sait exactement l’heure qu’il est en fonction de la fréquence des potentiels d’action dans le NSC.
L’activité électrique spontanée et cyclique des neurones du NSC est déterminée par l’expression des « gènes horloge ». Le gène Per est un gène existant chez un grand nombre d’espèces, de la mouche à l’homme, et est responsable de l’activité rythmique autonome du NSC. Sa mutation est responsable du syndrome familial d’avancement des phases de sommeil (Le sommeil est décalé de 4h par rapport à un rythme plus classique. Ainsi les sujets s’endorment dès 19h et se réveillent autour de 4h du matin).
Le NSC a donc un rôle crucial sur nos rythmes biologiques, il agit comme un chef d’orchestre sur un grand nombre de noyaux de l’hypothalamus et du tronc cérébral et contrôle notamment la température corporelle, le sommeil et certaines sécrétions hormonales.
Comment se synchronise l’horloge interne avec le rythme exterieur ?
Le milieu extérieur fourni des donneurs de temps dont le principal est la lumière.
La rétine perçoit la lumière. Le nerf optique transmet les informations vers le thalamus (relayés par le corps genouillé latéral) puis vers le Cortex visuel occipital.
Les informations lumineuses sont également transmisse au NSC par la voie photique qui traite la lumière (mais n’est pas impliquée dans la vision).
Comment se synchronise l’horloge interne avec le rythme extérieur en cas de cecité ?
Certains non-voyants présentent des troubles de ce type : insomnie, maux de tête, troubles gastriques, irritabilité… Ces symptômes sont liés à un rythme biologique perturbé. Tandis que d’autres ne souffrent pas de telles perturbations. Cette dissociation est en lien avec l’origine de la cécité. Si la rétine ou le nerf optique (dans sa partie précédent le thalamus) sont endommagés, les informations lumineuses ne sont pas transmises par la voie photique ce qui explique la perturbation des rythmes biologiques.
Qu’est ce qui fait penser à l’existence d’horloges secondaires ?
Deux éléments laissent penser qu’il existe des horloges secondaires dont les rythmes sont différents.
Premièrement, lors de voyages trans-méridiens (décalage horaire), la reprise des rythmes physiologiques se fait à une vitesse différente selon la nature du rythme (Veille-sommeil, température, niveau de cortisol,…). Deuxièmement, à l’occasion de greffes du cœur ou du rein, des médecins ont observés que les organes isolés n’ont pas un fonctionnement uniforme mais un fonctionnement rythmique (Si on isole le cœur d’une grenouille, on s’aperçoit qu’il continue à battre de manière rythmique).
