CHAP2 Rythmes Biologiques

Question 1

INTRODUCTION

Donnez la définition des rythmes biologiques.

Answer 1

C’est l’ensemble des phénomènes physiologiques et comportementaux ayant une périodicité (revenant à intervalles constants) et dont l’intensité varie au cours du temps de manière cyclique.

Question 2

1 DIFFERENTS RYTHMES
1.1 Rythmes circadiens
Il s’agit de rythmes dont la période est d’environ [? heures] et qui sont basés sur [l’… du … et de la …].

Answer 2

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].

Question 3

1 DIFFERENTS RYTHMES
1.1 Rythmes circadiens
Citez des exemples de rythmes circadiens.

Answer 3

• Le rythme veille-sommeil
• Température corporelle
• Sécrétion du cortisol

Question 4

1 DIFFERENTS RYTHMES
1.1 Rythmes circadiens
VRAI ou FAUX ?
Le rythme veille-sommeil organise tout le comportement.

Answer 4

VRAI

Question 5

1 DIFFERENTS RYTHMES
1.1 Rythmes circadiens
La température corporelle […] tout au long de la journée suivant une courbe qui se répète chaque jour de manière […]. Le matin elle est d’environ [?°], le soir proche de [?°] et la nuit de [?°].

Answer 5

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°].

Question 6

1 DIFFERENTS RYTHMES
1.1 Rythmes circadiens
Le cortisol est une hormone dont une fonction est de libérer des […] dans le sang. Un pic important est observé le [matin?/soir?] (?h). Il correspond à la préparation au […] et à la mobilisation par [… … de …].

Answer 6

Le cortisol est une 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].

Question 7

1 DIFFERENTS RYTHMES
1.2 Rythmes ultradiens
Il s’agit de rythmes dont la période est [supérieure?/inférieure?] à [? heures].

Answer 7

Il s’agit de rythmes dont la période est [inférieure] à [20 heures].

Question 8

1 DIFFERENTS RYTHMES
1.2 Rythmes ultradiens
Citez des exemples de rythmes ultradiens.

Answer 8

• Sécrétion de GnRH, Hormone sexuelle sécrétée toutes les 12 heures.
• Rythme de la vigilance : 90 minutes.

Question 9

1 DIFFERENTS RYTHMES
1.2 Rythmes ultradiens
La GnRH (Hormone sexuelle) est sécrétée par […] (toutes les 12 heures).

Answer 9

[l’hypothalamus]

Question 10

1 DIFFÉRENTS RYTHMES
1.2 Rythmes ultradiens
VRAI ou FAUX ?
Les cycles de 90 minutes observés pour le sommeil se maintiennent dans la journée sous forme de rythmes de vigilance.

Answer 10

VRAI

Question 11

1 DIFFERENTS RYTHMES
1.3 Rythme infradiens
Il s’agit de rythmes dont la période est mesurée en […] ou en […].

Answer 11

Il s’agit de rythmes dont la période est mesurée en [mois] ou en [années].

Question 12

1 DIFFERENTS RYTHMES
1.3 Rythme infradiens
Citez des exemples de rythmes infradiens.

Answer 12

• 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.

Question 13

2 FONCTIONS DES RYTHMES BIOLOGIQUES
La fonction principale des rythmes biologiques est d’anticiper les [… … de l’…] pour [… s’… …]. Autrement dit, il s’agit d’une forme d’[… …], afin d’assurer la […] et la […] des espèces.
Exemple : Beaucoup d’espèces animales accumulent des [… …] avant la période hivernale.

Answer 13

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.
Exemple : Beaucoup d’espèces animales accumulent des [réserves alimentaires] avant la période hivernale.

Question 14

2 FONCTIONS DES RYTHMES BIOLOGIQUES
Une seconde fonction des rythmes biologiques est de […] les activités des membres d’une espèce sociale en termes d’[…] et de […].

Answer 14

Une seconde fonction des rythmes biologiques est de [synchroniser] les activités des membres d’une espèce sociale en termes d’[alimentation] et de [reproduction].

Question 15

3 LES MÉCANISMES PHYSIOLOGIQUES
Les rythmes biologiques sont-ils issus d’une horloge interne (endogène) ou déterminés par des stimuli extérieurs (exogène) ?
Pour répondre à cette question les chercheurs ont développé dite de « [… …] ».
Appareillage : Un rat est installé dans une […] qu’il active en courant. La roue est reliée à un […] qui permet d’enregistrer son activité en produisant un […] appelé […]. Les zones sombres correspondent à [l’…], les zones claires à [l’…]. Avec cet appareillage, les chercheurs ont observé que les périodes d’[…] et de […] se reproduisent de manière presque […] chaque jour. Ainsi, [l’…] rend compte du [… …].

Answer 15

Pour répondre à cette question les chercheurs ont développé dite de « [libre cours] ». Appareillage : 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 en 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].

Question 16

Expérience : Afin de déterminer si le rythme circadien est endogène ou exogène, on supprime les […] des stimuli extérieurs (lumière […], contrôle de la […] et du [… …]). On constate que l’alternance veille-repos se décale de jour en jour [d’? heure]. L’alternance est conservée mais on assiste à un allongement de la période qui atteint alors [? heures]. Après 12 jours, le rythme veille-repos est donc complètement […] (décalé de [? heures]). Il existe donc un rythme endogène, déterminé par une [… …] (puisque [l’… …-…] est conservée), mais cette horloge interne a besoin d’être synchronisée par le [… …] (puisque sans repère ce rythme [se …]). On dit que le milieu extérieur fournit des « [… de …] » ([Z…]). Si on supprime ces [… de …], seul reste le [… …]. La même expérience a été réalisée chez l’homme et les résultats ont été [strictement …]. Chez l’homme, il y a deux périodes […] pendant lesquelles l’horloge interne est comparée aux [… de …], [l’… et le …]. (Ainsi, une forte lumière le soir peut […] le cycle et une forte lumière le matin peut […] le cycle.) La plupart des individus ont une horloge interne à […] période ([? heures]) mais ceci ne constitue pas une règle stricte, d’autres, même s’ils sont plus rares, ont une horloge interne à […] période ([? heures]).

Answer 16

Expérience : 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]. La même expérience a été réalisée chez l’homme et les résultats ont été [strictement identiques]. Chez l’homme, il y a deux périodes [photosensibles] pendant lesquelles l’horloge interne est comparée aux [donneurs de temps], [l’aube et le crépuscule]. (Ainsi, une forte lumière le soir peut [retarder] le cycle et une forte lumière le matin peut [avancer] le cycle.) La plupart des individus ont une horloge interne à [longue] période ([25 heures]) mais ceci ne constitue pas une règle stricte, d’autres, même s’ils sont plus rares, ont une horloge interne à [courte] période ([23 heures]).

Question 17

4 LOCALISATION CÉRÉBRALE DE L’HORLOGE INTERNE

Le [… … …] ([…] ; au-dessus du [… …]) de [l’…] est le support cérébral de l’horloge interne.

Answer 17

Le [noyau supra chiasmatique] ([NSC] ; au-dessus du [chiasma optique]) de [l’hypothalamus] est le support cérébral de l’horloge interne.

Question 18

4 LOCALISATION CÉRÉBRALE DE L’HORLOGE INTERNE
Mise en évidence :
L’ablation du NSC induit une disparition des [… …], le rythme devient […] bien que la quantité de […] et de […] reste identique.

Answer 18

L’ablation du NSC induit une disparition des [rythmes circadiens], le rythme devient [aléatoire] bien que la quantité de [veille] et de [sommeil] reste identique.

Question 19

4 LOCALISATION CÉRÉBRALE DE L’HORLOGE INTERNE
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 […]. De plus, si on greffe le NSC d’un rat au cycle de [? heures] sur un rat lésé qui avait un rythme de [? heures] le rythme adopté est celui du […] ([? heures]). Cela signifie que le NSC conserve son […] et son [… …] même sorti de l’organisme.

Answer 19

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.

Question 20

5 FONCTIONNEMENT DE L’HORLOGE INTERNE
L’observation de l’activité électrique du NSC a permis d’observer que l’activité des neurones est […] (émission de potentiels d’action au [… …] et à la [… …]), […] (les neurones n’ont pas besoin d’être […]) et varie en fonction du [… …]. Ainsi, le cerveau, grâce à son [… …] sait exactement l’heure qu’il est en fonction de la […] des [… d’…] dans le NSC.
L’activité électrique [… et …] des neurones du NSC est déterminée par l’expression des « [… …] ». Le gène […] est un gène existant chez un grand nombre d’espèces, de la […] à [l’…], et est responsable de [l’… … …] du NSC. Sa mutation est responsable du [… … d’… des … de …] (Le sommeil est décalé de [? heures] par rapport à un rythme plus classique. Ainsi les sujets s’endorment dès [?h] et se réveillent autour de [?h du matin]).
Le NSC a donc un [… …] sur nos rythmes biologiques, il agit comme un chef d’orchestre sur un grand nombre de […] de [l’…] et du [… …] et contrôle notamment la [… …], le […] et certaines [… …].

Answer 20

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 [4 heures] 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].

Question 21

6 SYNCHRONISATION AVEC LE RYTHME EXTERIEUR
Le milieu extérieur fourni des [… de …] dont le principal est la […].
La […] perçoit la lumière. Le [… …] transmet les informations vers le […] (relayés par le [… … …]) puis vers le [… … …].
Les informations lumineuses sont également transmisse au NSC par la [… …] qui traite la lumière (mais n’est pas impliquée dans la […]).

Answer 21

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]).

Question 22

6 SYNCHRONISATION AVEC LE RYTHME EXTERIEUR
Le cas des personnes atteintes de cécité :
Certains non-voyants présentent des troubles de ce type : […, … de …, … …, …]… Ces symptômes sont liés à un [… … …]. Tandis que d’autres ne souffrent pas de telles perturbations. Cette dissociation est en lien avec [l’…] 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 [… …] ce qui explique la perturbation des rythmes biologiques.

Answer 22

Le cas des personnes atteintes de cécité :
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.

Question 23

7 DES HORLOGES SECONDAIRES

Deux éléments laissent penser qu’il existe des horloges secondaires dont les rythmes sont différents. Lesquels ?

Answer 23

1) 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,…).
2) 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).