Rythme Circadien et Sommeil [Ultime définition]

Que sont les rythmes circadiens ?

Les rythmes circadiens sont des changements physiques, mentaux et comportementaux qui suivent un cycle de 24 heures.

Ces processus naturels répondent principalement à la lumière et à l’obscurité et affectent la plupart des êtres vivants, y compris les animaux, les plantes et les microbes.

La chronobiologie est l’étude des rythmes circadiens. Un exemple de rythme circadien lié à la lumière est le fait de dormir la nuit et d’être éveillé le jour.

L’image cycle circadienne d’un adolescent moyen montre le cycle du rythme circadien d’un adolescent typique.

Que sont les horloges biologiques ?

Les horloges biologiques sont les dispositifs de chronométrage naturels des organismes, qui régulent le cycle des rythmes circadiens.

Elles sont composées de molécules spécifiques (protéines) qui interagissent avec les cellules de l’organisme.

Presque tous les tissus et organes contiennent des horloges biologiques.

Les chercheurs ont identifié des gènes similaires chez :

• L’homme
• La mouche à fruits
• La souris
• Les plantes
• Les champignons

Et plusieurs autres organismes qui fabriquent les composants moléculaires des horloges.

Qu’est-ce que l’horloge maîtresse ?

Une horloge maîtresse située dans le cerveau coordonne toutes les horloges biologiques d’un être vivant et les maintient synchronisées.

Chez les vertébrés, y compris les humains, l’horloge maîtresse est un groupe d’environ 20 000 cellules nerveuses (neurones) qui forment une structure appelée noyau suprachiasmatique, ou NSC.

Le NSC se trouve dans une partie du cerveau appelée hypothalamus et reçoit une entrée directe des yeux.

Le corps fabrique-t-il et conserve-t-il ses propres rythmes circadiens ?

Oui, des facteurs naturels dans votre corps produisent des rythmes circadiens. Pour les humains, certains des gènes les plus importants dans ce processus sont les gènes Period et Cryptochrome.

Ces gènes codent pour des protéines qui s’accumulent dans le noyau de la cellule la nuit et diminuent pendant la journée.

Des études menées sur des mouches à fruits suggèrent que ces protéines contribuent à activer les sentiments d’éveil, de vigilance et de somnolence.

Cependant, des signaux provenant de l’environnement affectent également les rythmes circadiens.

Par exemple, l’exposition à la lumière à un moment différent de la journée peut réinitialiser le moment où le corps active les gènes Period et Cryptochrome.

Comment les rythmes circadiens affectent-ils la santé ?

Les rythmes circadiens peuvent influencer des fonctions importantes de notre corps, telles que :

• La libération d’hormones,
• les habitudes alimentaires et la digestion
• de la température corporelle.

Cependant, la plupart des gens remarquent l’effet des rythmes circadiens sur leurs habitudes de sommeil. Le NSC contrôle la production de mélatonine, une hormone qui donne le sommeil.

Il reçoit des informations sur la lumière entrante des nerfs optiques, qui transmettent les informations des yeux au cerveau.

Lorsqu’il y a moins de lumière, par exemple la nuit, le NSC demande au cerveau de produire plus de mélatonine, ce qui provoque la somnolence.

Prix Nobel
En 2017, les chercheurs Jeffrey C. Hall, Michael Rosbash et Michael W. Young ont remporté le prestigieux prix Nobel pour leurs recherches sur les rythmes circadiens. En étudiant les mouches à fruits, qui ont un patrimoine génétique très similaire à celui des humains, ils ont isolé un gène qui aide à contrôler l’horloge du corps. Les scientifiques ont montré que ce gène produit une protéine qui s’accumule dans les cellules pendant la nuit, puis se décompose pendant la journée. Ce processus peut affecter le moment où vous dormez, le fonctionnement de votre cerveau, etc. Les trois chercheurs étaient financés par le NIGMS lorsque ces découvertes majeures ont été faites.

Quels facteurs peuvent modifier les rythmes circadiens ?

Des changements dans notre corps et des facteurs environnementaux peuvent désynchroniser nos rythmes circadiens et le cycle naturel de lumière-obscurité. Par exemple :

• Des mutations ou des changements dans certains gènes peuvent affecter nos horloges biologiques.
• Le décalage horaire ou le travail posté entraînent des changements dans le cycle lumière-obscurité.
• La lumière des appareils électroniques la nuit peut perturber nos horloges biologiques.

Ces changements peuvent provoquer des troubles du sommeil et entraîner d’autres problèmes de santé chroniques, comme l’obésité, le diabète, la dépression, les troubles bipolaires et les troubles affectifs saisonniers.

Quel est le lien entre les rythmes circadiens et le décalage horaire ?

Lorsque vous traversez différents fuseaux horaires, votre horloge biologique est différente de l’heure locale.

Par exemple, si vous prenez un vol vers l’est de la Californie à New York, vous « perdez » 3 heures. Lorsque vous vous réveillez à 7 heures du matin sur la côte est, votre horloge biologique est encore à l’heure de la côte ouest, et vous vous sentez donc comme à 4 heures du matin.

Il faut souvent quelques jours pour que votre horloge biologique s’aligne sur un nouveau fuseau horaire. Il peut être légèrement plus facile de s’adapter après avoir « gagné » du temps qu’après en avoir « perdu », car le cerveau s’adapte différemment dans les deux situations.

Comment les chercheurs étudient-ils les rythmes circadiens ?

Les scientifiques découvrent les rythmes circadiens en étudiant les humains et en utilisant des organismes possédant des gènes d’horloge biologique similaires, comme les mouches à fruits et les souris.

Les chercheurs qui réalisent ces expériences contrôlent l’environnement du sujet en modifiant les périodes de lumière et d’obscurité.

Ils recherchent ensuite des changements dans l’activité des gènes ou d’autres signaux moléculaires. Les scientifiques étudient également les organismes présentant des rythmes circadiens irréguliers afin d’identifier les composants génétiques des horloges biologiques qui pourraient être défectueux.

Comprendre ce qui fait fonctionner les horloges biologiques peut conduire à des traitements contre le décalage horaire, les troubles du sommeil, l’obésité, les troubles mentaux et d’autres problèmes de santé.

Elle peut également permettre d’améliorer les moyens d’adaptation des personnes au travail de nuit. Le fait d’en savoir plus sur les gènes responsables des rythmes circadiens nous aidera également à mieux comprendre le corps humain.