CHAPITRE 2 : LES RYTHMES BIOLOGIQUES

Question 1

1 - Quels sont les différents rythmes ?

Answer 1

• les rythmes circadiens
• les rythmes ultradiens
• les rythmes infradiens

Question 2

1.1 Rythmes circadiens

Answer 2

Rythmes dont la période est d’environ 24H et qui sont basés sur l’alternance jour/nuit

Question 3

1.1 Rythmes circadiens exemples

Answer 3

• le rythme veille-sommeil : organisant le comportement
• température corporelle : qui évolue toute la journée suivant une courbe qui se répète chaque jour de manière identique. 36,5°C le matin, 38°C le soir et 36°C la nuit
• sécrétion du cortisol (hormone qui libère des sucres dans le sang) dont un pic important est observé le matin vers 7h et qui correspond à la préparation au réveil et à la mobilisation par apport massif de sucre

Question 4

1.2 Rythmes ultradiens

Answer 4

Rythmes dont la période est inférieur à 20H

Question 5

1.2 Rythmes ultradiens exemples

Answer 5

• sécrétion de GnRH (Hormone sexuelle) sécrétée par l’hypothalamus toutes les 1 à 2 h
• rythme de la vigilance : 90 mn. Les cycles de 90 mn observés pour le sommeil se maintiennent dans la journée sous forme de rythmes de vigilance.

Question 6

1.3 Rythmes infradiens

Answer 6

Rythmes dont la période est mesurée en mois ou en années.

Question 7

1.3 Rythmes infradiens exemples

Answer 7

• cycle menstruel chez la femme 28 jours
• cycle cirannuel 1 an observable chez l’animal qui module ses prises alimentaires et son activité sexuelle en fonction des saisons.

Question 8

2 - Fonctions des rythmes biologiques 1

Answer 8

Anticiper les changements cycliques de l’environnement pour mieux s’adapter
= forme d’adaptation préventive afin d’assurer la survie et la reproduction des espèces
ex : animaux qui accumulent des réserves alimentaires avant l’hiver

Question 9

2 - Fonctions des rythmes biologiques 2

Answer 9

Synchroniser les activités des membres d’une espèce sociale en termes d’alimentation et de reproduction.

Question 10

3 - Les mécanismes physiologiques

Answer 10

Les rythmes biologiques :
- issus d’une horloge interne (endogène) ?
- déterminés par des stimuli extérieurs (exogène) ?
Réponse = expérience de “libre cours”

Question 11

3 - Les mécanismes physiologiques 1

“libre cours” - appareillage

Answer 11

Un rat est installé dans uen roue qu’il active en courant.
La roue est reliée à un stylet qui enregistre l’activité sous forme d’un tracé appelé actogramme.
=> les périodes d’activité et de repos se reproduisent de manière presque identique chaque jour
=> rythme circadien

Question 12

3 - Les mécanismes physiologiques 2

“libre cours” - expérience

Answer 12

Pour déterminer si le rythme circadien est endogène ou exogène les variations des stimuli extérieurs (lumière constante, contrôle °C et niveau sonore) sont supprimés.

Question 13

3 - Les mécanismes physiologiques 3

“libre cours” - expérience/résultat

Answer 13

L’alternance veille-repos se décale de jour en jour d’une heure.
L’alternance est conservée mais on assiste à un allongement d ela période qui atteint 25H.
Après 12 jours le rythme veille-repos est donc complètement inversé (décalé de 12h)

Question 14

3 - Les mécanismes physiologiques 4

“libre cours” - expérience/résultat/réponse

Answer 14

Rythme endogène déterminé par une horloge interne car l’alternance veille-repos est conservée MAIS
cette horloge interne a besoin d’être synchronisée par le milieu extérieur (si non décalage du rythme) qui fournit des “Donneurs de temps- Zeitgeber”.
Si ces dernier sont supprimés seul reste le rythme endogène.

Question 15

3 - Les mécanismes physiologiques 5

“libre cours” - résultats chez l’homme

Answer 15

Identiques : deux période photosensibles pendant lesquelles l’horloge interne est comparée aux donneurs de temps : l’aube et le crépuscule. (une forte lumière le soir peut retarder le cycle et inversement le matin)

Question 16

3 - Les mécanismes physiologiques 6

“libre cours” - résultats chez l’homme

Answer 16

La +part des individus ont une horloge interne à longue période (25h) et d’autres plus rare une courte période (23).

Question 17

4 - Localisation cérébrale de l’horloge interne

Answer 17

Le noyeau supra chiasmatique (NSC) au-dessus du chiasma optique de l’hypothalamus es tle dupport cérébral de l’horloge interne.

Question 18

4 - Localisation cérébrale de l’horloge interne 1

“mise en évidence”

Answer 18

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

Question 19

4 - Localisation cérébrale de l’horloge interne 2

“mise en évidence”

Answer 19

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.

Question 20

4 - Localisation cérébrale de l’horloge interne 3

“mise en évidence”

Answer 20

Si on greffe le NSC d’un rat au cycle de 23 h sur un rat léé qui avait un rythme de 25h le rythme adopté est celui du donneur 23h.
Cela signifie que le NSC conserve son autonomie et son rythme propre même sorti de l’organisme

Question 21

5 - Fonctionnement de l’horloge interne

“Qu’a permis l’observation de l’activité du NSC ?”

Answer 21

Que l’activité des neurones est :

• synchrone => émission de potentiels d’action au même momen tet à la même fréquence
• spontanée => les neurones n’ont pas besoin d’être stimulés
• varie en fonction du rythme circadien

Question 22

5 - Fonctionnement de l’horloge interne 1

“Qu’a permis l’observation de l’activité du NSC ?”

Answer 22

Le cerveau grâce à son horloge interne sait exactement l’heure qu’il est en fonction de la fréquence des potentels d’action dans le NSC.

Question 23

5 - Fonctionnement de l’horloge interne 2

“Par quoi est déterminée l’activité électrique spontanée et cyclique des neurones du NSC ?”

Answer 23

Par l’expression des “gènes horloge”.
Le gène Per est un gène existant chez un grand ombre d’espèces de la mouche à l’homme.
Il est responsable de l’activité rythmique autonome du NSC.

Question 24

5 - Fonctionnement de l’horloge interne 3
“Par quoi est déterminée l’activité électrique spontanée et cyclique des neurones du NSC ? Caractéristique du gène Per ?”

Answer 24

Sa mutation est responsable du syndrome familial d’avancement des phases de sommeil
- décalé de 4h par rapport à un rythme plus classique
<=> les sujets s’endorment dès 19H et se réveillent autour de 4H du matin.

Question 25

5 - Fonctionnement de l’horloge interne 4

“Quel est le rôle du NSC sur nos rythmes biologiques ?”

Answer 25

Rôle crucial qui agit comme un chef d’orchestre sur un grand nombre de noyaux de l’hypothalamus et du tronc cérébral.

Question 26

5 - Fonctionnement de l’horloge interne 5

“Quel est le rôle du NSC sur nos rythmes biologiques ? Que contrôle-t-il ?”

Answer 26

• la température corporelle
• le sommeil
• certaines sécrétions hormonales

Question 27

6 - Synchronisation avec le rythme extérieur

Answer 27

Le milieu extérieur fourni les donneurs de temps dont le principal est la lumière

Question 28

6 - Synchronisation avec le rythme extérieur 1

Answer 28

La rétine perçoit la lumière -> le nerf optique transmet les infos vers le thalamus relayé par le corps genouillé latéral -> puis vers le cortex visuel occipital

Question 29

6 - Synchronisation avec le rythme extérieur 2

Answer 29

Les infos lumineuses sont également transmises au NSC par la voie phonique qui traite la lumière mais n’est pas impliquée dans la vision.

Question 30

6 - Synchronisation avec le rythme extérieur 3

“Le cas des personnes atteintes de cécité”

Answer 30

• insomnie, maux de tête, troubles gastriques, irritabilité…
• symptômes liés à un rythme biologiques perturbé

Question 31

6 - Synchronisation avec le rythme extérieur 4

“Le cas des personnes atteintes de cécité” 1

Answer 31

• insomnie, maux de tête, troubles gastriques, irritabilité…
• symptômes liés à un rythme biologiques perturbé
• ou chez certain = pas de perturbation

Question 32

6 - Synchronisation avec le rythme extérieur 5

“Le cas des personnes atteintes de cécité”

Answer 32

Cette dissociation est en lien avec l’origine de la cécité
- si la rétine ou le nerf optique (dans la partie précédent le thalamus) = endommagés
<=> les informations lumineuses ne sont pas transmises par la voie phonique
<=> perturbation des rythmes biologiques

Question 33

7 - Des horloges secondaires

Answer 33

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

Question 34

7 - Des horloges secondaires 1

“ Quels sont ces éléments ?” 1

Answer 34

• lors des voyages trans-méridiens, la reprise des rythmes physiologiques se fait à une vitesse différente selon la natue du rythme veille sommeil, température, niveau de cortisol…

Question 35

7 - Des horloges secondaires 2

“ Quels sont ces éléments ?” 2

Answer 35

• à l’occasion de greffes du coeur 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 coeur d’une grenouille, on s’aperçoit qu’il continue à battre de manière rythmique