Rythmes biologiques

Question 1

Rythmes biologiques

Answer 1

• Les animaux exhibent des variations temporelles de leurs processus biologiques et de leurs comportements
• Les profils endocriniens changent de façon prévisible au cours du jour, du mois ou de l’année
• Gouvernés par les “horloges biologiques”
• Les rythmes biologiques sont presque toujours générés par des horloges biologiques internes (qui gouvernent la physiologie et les comportements)
• Même si les horloges biologiques sont endogènes, elles sont souvent synchronisées avec l’environnement (de façon exogène)
  
  • Ex. Le cycle sommeil/éveil est influencé par le cycle lumière/obscurité

Question 1

Types de rythmes biologiques

Answer 1

• Tous les animaux et la plupart des plantes ont des horloges biologiques internes, qui médiatent leurs rythmes biologiques
• Ces rythmes opèrent sur un large spectre temporel
• La floraison de certaines espèces de bambous possède un cycle de 100 ans
• Quatre principaux types de rythmes biologiques
  
  • Circadien: période de 24 heures
  • Circatidal: période 12.4 heures
  • Circalunaire: 29.5 jours
  • Circannuel: 365.25 jours

Question 2

Preuves rythmes biologiques en absence d’indications environnementales

Answer 2

• Les animaux à bord de vaisseaux spatiaux (sans signal venant de la Terre) exhibent des rythmes biologiques avec des périodes similaires à celles observées sur la Terre
• La période du rythme biologique d’un individu peut être transférée à un autre individu par transplantation de tissu
• La période des rythmes biologiques est héritable

Question 3

Rythmes biologiques : importance des zeitgebers

Answer 3

• La lumière est un zeitgeber (mot allemand pour “minuterie”) pour de nombreux animaux
• La température peut aussi être un important zeitgeber
  
  • Important pour les poïkilothermes

Question 4

Rythmes circadiens

Answer 4

• Rythmes circadiens dans la physiologie et le comportement humains
  
  • Les niveaux d’activité
  • La température corporelle
  • Sécrétions en cortisol, mélatonine, l’hormone de croissance (GH)
• Les rythmes circadiens sont souvent étudiés en mesurant l’activité physique au cours du temps
• Un animal tenu dans une cage d’écureuil connectée à un compteur
  
  • Produit un relevé continu de l’activité de l’animal

Question 5

Rythmes circadiens : importance des zeitgebers

Answer 5

• Si on place un hamster dans une cage avec lumière constante
• Pas de zeitgeber quotidien
• Le démarrage de son
  activité motrice va dévier
• Son cycle est en ‘course libre’ (free-running)
• Représente le rhythme endogène de l’individu

Question 6

Rythmes circadiens : où est l’horloge

Answer 6

• Les horloges biologiques existent chez des organismes sans système nerveux central (bactéries, champignons, plantes)
  
  • Des cellules isolées peuvent agir comme des horloges
• Chez les vertébrés, le système nerveux central joue un rôle important
  
  • Critique pour l’organisation temporelle de la physiologie et du comportement
    -Chez les mammifères, le noyau suprachiasmatique (SCN) de l’hypothalamus est le maître de l’horloge circadienne
  • Des lésions du SCN chez les hamsters dérègle les rythmes circadiens

Question 7

Rythmes circadiens : comment mesurons-nous la longueur du jour?

Answer 7

• L’information sur la lumière ambiente est transmise des récepteurs des yeux aux oscillateurs du SCN
• L’information temporelle part du SCN sous forme de signaux neurale ou humoraux pour synchroniser la physiologie et le comportement.

Question 8

Rythmes circadiens : glucocorticoïdes

Answer 8

• Médiatés par l’axe HPA
  
  • Hypothalamus (CRH)-l’hypophyse antérieure (ACTH)-surrénales
    (glucocorticoïds)
• Chez les humains, la sécrétion de cortisol augmente la nuit pendant le sommeil et culmine juste avant ou après le réveil
  
  • Coïncide avec le début de l’activité journalière
• Chez les animaux nocturnes (ex. rongeurs), le cycle est inversé: la corticostérone augmente le jour quand les animaux dorment, et culmine au crépuscule quand les animaux se réveillent
  
  • Ici aussi, coïncide avec le début de l’activité journalière

Question 9

Rythmes circadiens : gonadotropines

Answer 9

• Surtout chez les femelles
• Médié par l’axe HPG
  
  • Hypothalamus (GnRH)-l’hypophyse
    antérieure (LH, FSH)-ovaires (estrogènes)
• Le cycles œstrus/menstruel des femelles dépendent des horloges biologiques
• Cycle estrus des rates: 4 jours
• L’hypothalamus démontre des variations quotidiennes de la sensibilité aux hormones qui stimulent la poussée de LH

Question 10

Rythmes circadiens : mélatonine

Answer 10

• Sécretée par la glande pinéale
• Produite la nuit seulement
  
  • La lumière du jour est absorbée par la rétine
  • La lumière inhibe les nerfs
  • La noirceur stimule ces mêmes nerfs et signal à la glande pinéale de produire et de libérer la mélatonine

Question 11

Qu’est-ce que le décalage horaire?

Answer 11

• Changement abrupt de phase dans les zeitgebers (surtout du cycle lumière-obscurité)
• Souvent causé par les voyages en avion
  
  • Les symptômes sont généralement pires en voyageant vers l’Est (avance de phase de sommeil) que vers l’Ouest (retard de phase de sommeil)
• Les symptômes (et la sévérité) varient
  
  • Fatigue, irritabilité, déficits cognitifs
• Peut avoir des conséquences à long terme pour les personnels de vol, les travailleurs postés
  
  • Le volume cérébral est diminué
  • Les déficits de mémoire augmentent
• L’heure d’été est une sorte de mini décalage horaire
• Le changement d’heure au printemps est une sorte de mini décalage horaire
• Certaines études ont constaté une augmentation des accidents de voiture dans les jours qui suivent le changement d’heure

Question 12

Comment la mélatonine remédie au décalage horaire?

Answer 12

• La mélatonine est sécrétée seulement la nuit chez les animaux diurnes ET nocturnes
  
  • La durée de la sécrétion dépend de la durée du cycle nocturne
• La lumière vive supprime la production de mélatonine
  
  • La glande pinéale a des propriétés photoréceptives
• La mélatonine exogène peut aider le corps à “remettre à l’heure” son horloge biologique
  
  • Se tenir dans la lumière naturelle le jour, et dormir dans un endroit obscur la nuit aide à rétablir l’horloge aussi

Question 13

Rythmes circannuels

Answer 13

• Le SCN agit comme horloge et comme calendrier
• L’horloge mesure les variations de la longueur du jour
• Cette mesure est nécessaire pour ajuster le comportement en fonction des saisons
• La mélatonine contrôle aussi le cycle reproductif chez les espèces à cycle reproductif saisonnier: rythmes circannuels
• La production de mélatonine dépend de la longueur du jour
• Jour court, nuit longue (hiver) = plus de mélatonine
• Jour long, nuit courte (été) = moins de mélatonine
• Chez le mouton, la sécrétion de LH dépend de la production de mélatonine
• Sans mélatonine, les rythmes saisonniers de la sécrétion de LH sont perturbés