La chronobiologie

Extraits du LAROUSSE MEDICAL (Edition BORDAS 1998):
" Les êtres vivants sont dotés de véritables horloges qui donnent l'heure à toutes les cellules et déterminent des rythmes auxquels obéissent tous les phénomènes biologiques"

" La chronobiologie étudie les variations biologiques ..."

- Les propriétés des rythmes biologiques :
" En 1729 , J.J. Dortous de Mairan constate que les mouvements de l'héliotrope, dont la fleur se tourne vers le soleil, persistent lorsque cette plante est maintenue en permanence dans l'obscurité. On sait maintenant que les rythmes de tous les êtres vivants persistent dans un environnement constant. J.J. Virey suggère, dès 1814, qu'il existe des "garde-temps" biologiques endogènes (internes à l'organisme), mais ce n'est que dans les années 1970 que plusieurs chercheurs (R.Moore, F.K.Stephan) prouvent l'existence de ceux-ci."


Extraits de WIKIPEDIA:
"La chronobiologie est une discipline scientifique étudiant l'organisation temporelle des êtres vivants, des mécanismes qui en assurent la régulation (contrôle, maintien) et de ses altérations. Cette discipline traite essentiellement de l'étude des rythmes biologiques.





Caractérisation des rythmes biologiques
Un rythme biologique se caractérise par sa période, l'emplacement de l'acrophase (ou pic, ou sommet, ou zénith) de la variation dans l'échelle de temps de la période, l'amplitude et le niveau moyen de la variation .

Période
Intervalle de temps mesuré entre deux épisodes qui vont se reproduire identiques à eux-mêmes au cours de la variation. La période du rythme d'une variable biologique peut être obtenue par analyse spectrale, fournissant une estimation de la période prépondérante fondamentale et de ses harmoniques . On peut aussi l'obtenir via la connaissance du rythme des synchroniseurs (conditions expérimentales).

En fonction de la période prépondérante, la chronobiologie distingue plusieurs grands domaines de rythmes :

  • les rythmes ultradiens (période inférieure a 20h)
  • les rythmes infradiens (fréquence plus lente que le jour, durée supérieure à 24h)
  • rythmes septénaires (environ une semaine)
  • rythmes circamensuels (environ un mois)
  • rythmes circannuels, ou saisonniers
  • les rythmes circadiens (période variant entre 20h et 28h)

    Une même variable biologique manifeste sa rythmicité dans plusieurs de ces domaines (exemple du cortisol plasmatique)

    Acrophase (pic, ou zénith)
    C'est la position de la plus haute valeur de la variable biologique mesurée dans l'échelle du temps, pour la période considérée en fonction d'une référence temporelle. Lorsque l'on se trouve dans le domaine circadien, le pic peut être donné en heures avec comme référence une heure (par exemple minuit de l'heure locale). Il est possible de donner l'emplacement de l'acrophase par rapport à la température corporelle, mais cela reste beaucoup plus rare.
    L'opposé de l'acrophase est la batyphase (ou bathyphase) (creux, ou nadir)

    Amplitude
    La caractérisation est la même qu'en sciences physiques ou en mathématiques. Elle représente la variabilité totale de la valeur biologique mesurée sur une période considérée.

    Propriétés des rythmes biologiques
    Les rythmes biologiques ont une origine à la fois endogène et exogène :

    Origine endogène
    Leur origine est génétique, ils sont innés et ne résultent pas d'un apprentissage individuel. Ils sont gouvernés par des horloges biologiques (ou garde temps) Cette caractéristique peut être mise en évidence par une isolation (protocole de libre cours) durant laquelle les rythmes persistent sur une fréquence qui leur est propre.

    L'origine endogène prend son origine de la constitution génétique de l'espèce et de ses individus ; Il est possible qu'interviennent d'une part des gènes programmant directement le rythme considéré et d'autre part la structure d'ensemble de l'individu dépendant à la fois de l'ensemble des autres données génétiques et de facteurs socio-psycho-biologiques exogènes.
    On connaît une horloge principale localisée dans l'hypothalamus et des horloges secondaires dont plusieurs sont gérées, elles aussi au niveau cérébral.
    Il existe plusieurs gènes codant diverses horloges biologiques : on a, par exemple, décrit une horloge alimentaire qui réglerait la préparation digestive au repas à venir

    Rythmes d'origine centrale et rythmes d'origine périphérique
    En fait, toutes les cellules de l'organisme, et pas seulement celles qui appartiennent aux structures cérébrales plus spécialisées, sont dotées d'une horloge propre qui est difficile à mettre en évidence in vitro dans les conditions habituelles du laboratoire.

    Facteur d'entraînements exogènes
    Le synchroniseur est un facteur environnemental, parfois social, mais toujours périodique, susceptible de modifier la période ou la phase d'un cycle biologique. Les synchroniseurs ne créent pas les rythmes biologiques mais ils en contrôlent la période et la phase.
    Les principaux agents d'entraînement des rythmes chez l'homme sont de nature cognitives, ainsi les indicateurs socio-écologiques y jouent un grand rôle.
    On peut citer ici l'alternance activité/repos, lumière/obscurité au niveau quotidien, ou encore la photopériode (jours courts / jours longs) et la température au niveau annuel ou saisonnier.

    Conclusions et implications
    Les rythmes biologiques sont donc entraînables (ajustement de la période des rythmes) mais aussi persistants (mise en évidence par protocoles de free run ou libres cours, dans lesquels on coupe l'individu de tous signaux susceptibles de le resynchroniser).
    On peut déplacer leurs phases par induction via la manipulation des synchroniseurs (lumière essentiellement) et ainsi créer des avances ou des retards de ces phases, on peut ainsi en cas de pathologie remettre à l'heure l'horloge biologique et ainsi remettre en phase l'organisation temporelle de l'individu. Les rythmes circadiens, quasiment ubiquitaires, sont peut être les rythmes biologiques les plus remarquables et les plus facilement observables.
    D'autres synchroniseurs - sociaux notamment - s'adressent à notre cortex.Ils sont des signaux et peuvent être appris. Grâce à un travail cérébral spécifique, tout signal perçu comme repère temporel peut devenir un synchroniseur et orienter notre " vécu " circadien, mais aussi, le cas échéant, circannuel, ultradien, etc. Autrement formulé, notre " horlogerie " interne est influencée par le bruit des voisins, le déclenchement de la sonnerie du réveil, l'heure de passage du facteur, le moment quotidien pendant lequel telle personne a pris l'habitude de nous téléphoner - la liste est longue. Chez l'homme, les synchroniseurs sociaux ont un effet plus important que les synchroniseurs naturels, mais on observe des phénomènes semblables chez certains animaux sociaux qui se synchronisent grâce aux informations données par leurs congénères. Un synchroniseur social peut en remplacer un autre par un phénomène d'apprentissage."