Cours 7 - Chronobiologie et rythmes biologiques Flashcards
Domaine qui étudie les variations des phénomènes vitaux chez les organismes vivants en fonction du temps.
Chronobiologie
Chez l’être humain: Plusieurs fonctions physiologiques, psychologiques et comportementales suivent un ___
rythme et sont soumises à une régulation précise
Androsthènes, 4e siècle av. J.C (2)
- Mouvement des feuilles de tamarin selon la position du soleil
- Réponse au stimulus
De Mairan, 1729
Mouvement des feuilles de mimosa dans l’obscurité sur une période quotidienne
Carolus Linnaeus, 1751
Horloge Florale de Linné: Disposition jardinière en forme d’horloge de fleurs dont l’ouverture survient à l’heure indiquée sur l’horloge –> présence d’horloge biologique au sein du vivant
Augustin de Candolle, 1832
Mouvement des feuilles de mimosa dans l’obscurité sur une période de 22-23hrs
Rythme circadien endogène
Il semble y avoir une horloge interne à l’intérieur du vivant
Première étude avec des volontaires vivants dans une cave en absence d’indices environnementaux
Jurgen Aschoff & Rutger Wever (1962)
Michel Siffre (1962) (2)
- Vécu seul dans une caverne souterraine
pendant deux mois. - Expériences : 1-1962; 2-1999
Il existe à l’intérieur des organismes vivants une horloge biologique/horloge endogène qui suit un décours temporel s’apparentant à de celui du cycle lumière-obscurité de la Terre (autour de 24h, mais pas tout à fait)
Rythme circadien endogène
Cycle veille-sommeil en isolation d’indicateur de temps
Le cycle de sommeil sans synchroniseur chez l’être humain évoluera sur plusieurs mois vers un cycle de 30 à 36 h
- Pointillés : éveil
- Lignes pleines : sommeil
- Triangles : minimum température corporelle
Les expériences ont donc révélé la présence d’une horloge biologique/endogène (à l’intérieur du corps) qui ___
module certaines fonctions : Fonctions physiologiques, comportementales et psychologiques.
Ces fonctions sont ce que l’on appelle les rythmes biologiques (3)
Fonctions physiologiques, comportementales et psychologiques.
Variation périodique/cyclique d’une fonction particulière qui est représenté mathématiquement par une fonction sinusoïdale
Rythme biologique
Vrai ou faux. Les rythmes biologiques existent chez tous les êtres vivants
Vrai, even bacteria have them
Vrai ou faux. Les rythmes biologiques sont très étudié chez la drosophile, la souris, le singe et l’être humain
Vrai
Période 24 heures, observés chez la plupart des êtres vivants
Les rythmes circadiens /journaliers nycthéméraux (circa: environ, diem: jour)
Courte période; quelques secondes à quelques heures (exemple: les stades de sommeil, REM vs NREM)
Les rythmes ultradiens
Période supérieure à 24 heures; adaptation saisonnière de l’organisme à l’environnement (ex: comportement reproducteur annuel de certaines espèces animales).
Les rythmes infradiens
Les trois types de rythmes se ___ et se ___
superposent, coordonnent
Fonctions physiologiques, comportementales et psychologiques (8)
- Cycle veille-sommeil
- Température corporelle
- Rythme cardiaque
- Pression sanguine
- Hormone de croissance (sécrétée la nuit)
- Cortisol
- Volume urinaire
- Mélatonine
Hormone sécrétée par la glande pinéale/épiphyse la nuit - commence en fin de soirée (augmente la somnolence, hormone de la noirceur)
Mélatonine
Ces fonctions présentent une variation circadienne (4)
- Vigilance
- Performances cognitives
- Somnolence
- Fatigue
Mélatonine vs cortisol
hormone du sommeil vs du stress
Il existe une synchronisation entre les ___
différents rythmes biologiques entre eux
Notre température corporelle est à son niveau ___ pendant notre sommeil
minimal
Lorsque les rythmes biologiques sont déstabilisés….. phenomene du ___
Jet Lag / Décalage Horaire et autres situations
Études sur les souris montrent décalage horaire fréquent
mort prématurée (Davidson, 2008)
Jet Lag / Décalage Horaire et autres situations (2)
- Désynchronisation des rythmes circadiens avec l’environnement
- Notre horloge biologique a besoin d’un certain temps pour se réajuster à un nouvel horaire.
Effets du jet lag (4)
- Fatigue
- Cycle veille-sommeil
- Désynchronisé
- Trop faim, pas faim
Troubles de sommeil fréquents chez les
travailleurs qui ___
changent souvent d’horaire
Les études montrent plus de troubles de santé, y compris une prévalence plus importante de cancer dans ces populations (désynchronisation fréquente des r.c.
Travailleur de nuit
Efficacité plus importante chez certains individus lorsque le temps circadien a été considéré.
Traitement cancer
Horloge biologique interne
Oscillateur : Structure générant une fluctuation rythmique
Horloge maître
Noyaux suprachiasmatiques - NSC
Voie rétino-hypothalamique
La rythmicité de l’horloge biologique n’est pas nécessairement de 24 H –>
entre 23h30 et 24h30 (moyenne 24.2; variation inter-individuelle)
Cette rythmicité est la conséquence de ___ à la base du fonctionnement de l’horloge
mécanismes génétiques : Gènes : BMAL, PER, CRY, CLOCK
L’horloge biologique est régulée par des synchroniseurs –> Lesquels ? (3)
- Alternance jour/nuit (cycle lumière obscurité de la Terre) –> Lumiere
- Activités physiques et sociales
- Heures de repas
Zeitgeber
Indice temporel environnemental pouvant synchroniser un oscillateur
L’horloge interne se synchronise avec ___
le cycle lumière- obscurité de la Terre (cycle de 24h)
Indicateur le plus important
la lumiere du soleil
Zeitgeber le plus important pour l’horloge biologique maître (NSC)
La lumière (naturelle ou artificielle)
Les effets de la lumière sur l’horloge circadienne dépendent de 5 paramètres principaux –>
- l’heure de l’exposition lumineuse
- l’intensité lumineuse
- la durée de l’exposition à la lumière
- le spectre de la lumière
- l’historique lumineux
Exemple du cycle de veille-sommeil chez le rongeur
Cycle veille-sommeil en isolation d’indicateur de temps (2)
- Aspect de notre comportement
- Aspect de notre biologie (mécanismes moléculaires d’une région cérébrale)
Aspect de notre comportement
Le cycle de sommeil sans synchroniseur chez l’être humain évoluera sur plusieurs mois vers un cycle de 30 à 36 h
Aspect de notre biologie (mécanismes moléculaires d’une région cérébrale)
L’horloge biologique (NSC) à une période de 24.2 (23.5 à 24.5 selon les individus)
Cycle veille-sommeil en isolation d’indicateur de temps
Études Animales : Confirmation de l’importance cruciale des NSC dans la rythmicité circadienne
Ablation des noyaux suprachiasmatiques en isolation de zeitgebers chez le singe : Absence de rythme circadien endogène
Les NSC sont fondamentaux dans la rythmicité sur ___
24h des rythmes circadiens.
Une ablation/destruction des NSC entrainent une perte de ___
la fonction sinusoïdale sur 24h
Il existe plusieurs horloge dans notre corps, l’une que l’on dit principale (NSC) et les autres que l’on nomment ___
secondaires
Des interactions interviennent donc entre l’horloge biologique principale et les horloges dites ___
secondaires
Indices environnementaux qui informent les horloges (4)
lumière, mais aussi la température, les activités, la prise de nourriture
Les NSC sont le chef d’orchestre des différents tissus (horloges périphériques) –> 4
- Foie
- Muscles squelettiques
- Tissus adipeux
- Pancréas
Communication via la ___
sécrétion hormonale & les systèmes de neurotransmission
2 systèmes de détection de la lumière (2)
- Système Visuel
- Systeme non-visuel/circadien
Système Visuel
Formation des Images
Système Non-Visuel / Circadien (2)
- Modulation de plusieurs fonctions physiologiques, psychologiques et comportementales fondamentales
- Détection de l’irradiance, de la luminosité, dans l’environnement
Système visuel classique (3)
Système circadien ou non-classique/non-visuel (3)
Les cellules à mélanopsine ont d’abord été découvertes chez la ___
grenouille
Cellules ganglionnaires rétiniennes à mélanopsine (4)
- Différentes des autres cellules ganglionnaires
- Photosensibles
- Prennent un temps avant de commencer a decharger
- Reponse persiste apres la fermeture du stimulus lumineux
Moins de 1% des cellules ganglionnaires de la rétine
Cellules ganglionnaires rétiniennes à mélanopsine
Les cellules à mélanopsine projettent, via la voie ___ (VRH)
rétino-hypothalamique
Les cellules à mélanopsine projettent, via la voie VRH vers (3)
- NSC (horloge biologique maitre)
- Aire préoptique ventrolatérale (VLPO)
- Noyau olivaire prétectal (OPN)
Représentation simplifiée - Voie VRH
Exposition à de la lumière bleue monochromatique
vs
Exposition à de la lumière verte monochromatique (3)
Les études ont montré + de sensibilité pour les réponses non-visuelles sous exposition à des lumières à longueurs d’onde courtes (bleu) vs plus longues (vert, orangé, rouge) pour plusieurs variables.
Lorsque l’on est exposé à de la lumière blanche enrichie en bleu ou à de la lumière monochromatique bleue, notre vigilance et nos temps de réaction sont ___.
bonifiés
Impact de la lumière sur les réponses cérébrales non-visuelles chez l’être humain (2)
Mesures objectives : Actigraphie
Mesure de l’histoire lumineuse/activité physique
Écrans et Sommeil
Écrans et sommeil –> Adulte (19-35 ans), les recherches ont montré que l’exposition en soirée (durée : 5h; distance ~1m) à un écran d’ordinateur émettant davantage de lumière bleue comparé à un écran émettant moins de lumière bleue bonifiait significativement la performance, mais ___
réduisait la sécrétion de mélatonine en plus d’atténuer la progression attendue de la somnolence objective et subjective
Écrans et sommeil –> chez de jeunes adultes (24.9±2.9 ans), il a été démontré que l’exposition à ~4h d’écran d’ordinateur de type LED en soirée, en comparaison à la lecture traditionnelle (livre papier) à une distance entre 30 et 45 cm dans un éclairage ambiant à 4100K, réduisait ___
considérablement la sécrétion de mélatonine en soirée (> 50%), retardait l’endormissement, et diminuait la quantité et la qualité de sommeil [48].
Écrans et sommeil –> Les données de sommeil montrent une diminution du temps passé en sommeil paradoxal et une réduction de ___
la quantité de sommeil lent profond en début de nuit
Lumière et santé –> Recommandations de la commission internationale de l’éclairage (Brown et al. 2022) (3)
Si on sort les écrans lumineux des chambres à coucher, la lumière envoie un signal d’___ au cerveau
éveil
Lumière et entraînement circadien (4)
- Utilisation de la lumière pour moduler le cycle veille-sommeil
- Dépression Saisionnière
- Personnes âgées en institution et exposition à des niveaux adéquats de lumière – effet positif sur la cognition (Riemersma-van der Lek 2008)
- Nouvelles recherches pour développer des traitements pour divers troubles neurodégénératifs (Parkinson, Alzeimer).
Utiliser la lumière pour modifier ses heures de coucher et de lever (cycle veille-sommeil) (4)
Thérapie de remplacement de mélatonine - Résultats
Administration de mélatonine avant l’heure du coucher (0.1-6 mg) chez les personnes âgées insomniaques: résultats mixtes. Certaines études montrent un effet bénéfique alors que d’autres pas.
Thérapie de remplacement de mélatonine (4)
