Cours 9 - Chronobiologie et rythmes biologiques Flashcards
Définition chronobiologie
Domaine qui étudie les variations des phénomènes vitaux chez les organismes vivants en fonction du temps
La chronobiologie chez l’être humain
Plusieurs fonctions physiologiques, psychologiques et comportementales suivent un rythme et sont soumises à une régulation précise
La chronobiologie au 4e siècle av. J.C avec Androsthènes
- Mouvement des feuilles de tamarin selon la position du soleil
- Réponse au stimulus
La chronobiologie en 1729 avec De Mairan
Mouvement des feuilles de mimosa dans l’obscurité sur période quotidienne
La chronobiologie en 1751 avec Carolus Linnaeus
- 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
La chronobiologie en 1832 avec Augustin de Candolle
Mouvement des feuilles de mimosa dans l’obscurité sur une période de 22-23 heures
La chronobiologie: Rythme circadien endogène
- Il existe à l’intérieur des organismes vivants une horloge biologique/horloge endogène qui suit un décours temporel s’apparentant à celui du cycle lumière-obscurité de la Terre (autour de 24h, mais pas tout à fait)
Rythme circadien endogène gère quelles fonctions et comment les appelle-t-ont?
- Fonctions physiologiques, comportementales et psychologiques
- Rythme biologique
La chronobiologie chez l’être humain: Jurgen Aschoff et Rutger Wever (1962)
1ère étude avec des volontaires vivants dans une cave en absence d’indices environnementaux
La chronobiologie chez l’être humain: Michel Siffre (1962)
- Vécu seul dans une caverne souterraine
- 2 expériences: 1 en 1962 et 1 en 1999
Cycle veille-sommeil
- Indicateur de temps
Cycle veille-sommeil sans synchroniseur chez l’être humain
Évoluera sur plusieurs mois vers un cycle de 30 à 36 heures
Définir rythmes biologiques
- Variation périodique/cyclique d’une fonction particulière
- Représenté mathématiquement par une fonction sinusoïdale
Les rythmes biologiques existent chez quel être vivant?
Des bactéries à l’être humain
Les 3 types de rythmes biologiques
- Rythmes circadiens/journaliers/nychtéméraux
- Rythmes ultradiens
- Rythmes infradiens
Est-ce que les 3 rythmes biologiques travaillent ensemble?
Oui, ils se superposent et se coordonnent
Définir les rythmes circadiens
Période de 24h observés chez la plupart des êtres vivants
Exemples de rythmes circadiens
(voir diapo 11)
- Cycle veille-sommeil
- Température corporelle
- Mélatonine
- Rythme cardiaque
Définir la mélatonine
- Hormone du sommeil sécrété par la glande pinéale/épiphyse la nuit
- Commence en fin de soirée
- Augmente la somnolence
Autres fonctions qui varient au cours d’une journée (variation circadienne) (voir diapo 12)
- Vigilance
- Performances cognitives
- Somnolence
- Fatigue
Définir les rythmes ultradiens
- Courte période
- Quelques secondes à quelques heures
- Ex: Les stades de sommeil, REM VS NREM
Définir les rythmes infradiens
- Période supérieure à 24 heures
- Adaptation saisonnière de l’organisme à l’environnement
- Ex: comportement reproducteur annuel de certaines espèces animales
Est-ce que les différents rythmes biologiques se synchronisent entre eux? (voir diapo 13)
Oui
Que se passe-t-il lorsque les rythmes circadiens sont déstabilisés?
Jet Lag/ Décalage horaire et autres situations
Définir Jet Lag/ Décalage horaire
Désynchronisation des rythmes circadiens avec l’environnement
Les effets liés à la traverse de plusieurs fuseaux horaires
- Fatigue
- Cycle veille-sommeil
- Désynchronisé
- Trop faim, pas faim
Est-ce que notre horloge biologique a besoin d’un certain temps pour se réajuster à un nouvel horaire? (voir diapo 14)
Oui
Quelle structure du cerveau est à l’origine des variations dans le temps de certaines fonctions?
Noyaux suprachiasmatiques (NSC)
Quelle structure génère une fluctuation rythmique dans l’horloge biologique interne?
Oscillateur
Quelle est l’horloge maître dans l’horloge biologique interne? (voir diapo 16)
Le noyau suprachiasmatique (NSC)
Qu’arrive-t-il chez le singe lorsqu’on lui retire les noyaux suprachiasmatiques? (voir diapo 18)
- Absence de rythme circadien endogène
- Entraîne une perte de la fonction sinusoïdale sur 24h
Définir l’horloge biologique
- Rythmicité qui n’est pas exactement 24h (entre 23h30 et 24h30, donc 24,2 en moyenne)
- Régulée par des synchroniseurs (indicateur de temps)
3 types de synchroniseurs
- Alternance jour/nuit grâce à la lumière (cycle lumière-obscurité sur Terre)
- Activités physiques et sociales
- Heures de repas
Qu’est-ce que Zeitgeber?
Indice temporel environnemental pouvant synchroniser un oscillateur
Entraînement circadien
- L’horloge interne se synchronise avec la lumière-obscurité de la Terre (cycle de 24h, 24.2 chez l’humain)
- Les interactions
Pourquoi est-ce que l’entraînement circadien est nécessaire?
Parce que l’horloge interne n’est pas exactement de 24h
- 24.2 chez l’humain
- 23h chez la souris
Quels sont les indicateurs de temps les plus important dans l’entraînement circadien?
- 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 dans l’entraînement circadien
- 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
Est ce qu’il y a plusieurs interactions et est-ce qu’elles interagissent ensemble?
- Il existe plusieurs horloges dans notre corps, l’une que l’on dit principale (NSC) et les autres que l’on nomment secondaires
- Des interactions interviennent entre l’horloge biologique principale et les horloges dites secondaires
Quels sont les indices environnementaux qui informent les horloges biologiques?
- Lumière
- La température
- Les activités
- La prise de nourriture
Les NSC sont le chef d’orchestre de quels tissus dans l’horloge périphérique? (voir diapo 26)
- Foie
- Muscles squelettiques
- Tissus adipeux
- Pancréas
Comment se fait la communication entre les horloges?
Via la sécrétion hormonale et les systèmes de neurotransmission
Quels sont les 2 systèmes de détection de la lumière?
- Système visuel
- Système Non-visuel/Circadien
Définir le système visuel
- Formation des visages
- Cônes et bâtonnets sont des acteurs dans la formation des images
- Sensibilité maximale = 550 nm (vert)
Définir le système non-visuel/circadien
- Modulation de plusieurs fonctions physiologiques, psychologiques et comportementales fondamentales
- Détection de l’irradiance de la luminosité dans l’environnement
- Cellules ganglionnaires à mélanopsine
- Sensibilité maximale = environ 480 nm (bleu)
Différences des cellules ganglionnaires rétiniennes à mélanopsine aux autres cellules ganglionnaires
- Les cellules à mélanopsine sont photosensibles
- Elles prennent un certain temps avant de commencer à décharger
- Leur réponse persiste après la fermeture du stimulus lumineux
Quelle est la quantité de cellules ganglionnaires rétiniennes à mélanopsine parmi les CGR?
Moins de 1% des cellules ganglionnaires de la rétine
Les cellules à mélanopsine projettent par quel voie?
La voie rétino-hypothalamique (VRH)
Les cellules à mélanospine projettent par la VRH vers quoi? (voir diapo 32 et 33)
- Noyaux suprachiasmatiqes (NRC) (horloge biologique maître)
- Aire préoptique ventrolatérale (VLPO)
- Noyau olivaire prétectal (OPN)
Quel système visuel est plus sensible?
Les études ont montré qu’il y avait plus de sensibilité pour les réponses non-visuelles sous exposition à des lumières à longueurs d’ondes courtes (bleu) qu’aux lumières à longueurs d’ondes longues (vert, rouge, orange) pour plusieurs variables
Quels sont les effets liés à l’exposition à de la lumière bleue monochromatique?
- Suppression immédiate de la sécrétion de mélanine
- Augmentation de la vigilance
- Modulation des réponses cérébrales cognitives
Quels sont les 2 impacts de la lumière sur les réponses cérébrale non-visuelle chez l’être humain? (voir diapo 37)
- L’exposition à la lumière, particulièrement la bleu, est relié à une augmentation des activations cérébrales liées à la tâche non-visuelle en cours (émotionnelle, attentionnelle et cognitive)
- Les activations cérébrales progressent des structures sous-corticales liées à la vigilance telles que le thalamus, l’hypothalamus et le tronc cérébral vers les régions corticales engagées dans la tâche en cours
Mesures objectives: Actigraphie
Mesure de l’histoire lumineuse/de l’activité physique pour pouvoir potentiellement optimiser la santé physique et psychologique au besoin
Est-ce que l’exposition à la lumière bleu affecte le sommeil chez l’adulte? (diapo 41)
Oui. Elle va bonifier la performance, mais elle va aussi réduire la sécrétion de mélatonine en plus d’atténuer la progression attendue de somnolence objective et subjective
Est-ce que l’exposition à la lumière bleu affecte le sommeil chez les jeunes adultes? (diapo 41)
Oui.
- Elle réduit considérablement la sécrétion de mélatonine
- Elle retarde l’endormissement
- Elle diminue la quantité et la qualité de sommeil
Dans quel cas utilisons nous les interventions non-invasive de la lumière et de l’entraînement circadien (4 cas)?
- Pour moduler le cycle veille-sommeil
- Lors de la dépression saisonnière
- Personnes âgées en institution et exposition à des niveaux adéquats de lumière (effet positif sur la cognition)
- Nouvelles recherches pour développer des traitements pour divers troubles
Modulation du cycle veille-sommeil avec l’utilisation de la lumière (voir diapo 43)
- Utilisation de la lumière pour l’entraînement circadien selon la température corporelle, donc son minimum et son maximum
Pourquoi se fions-nous au maximum et au minimum de la température corporel?
- Parce que la température corporelle a un impact sur certains aspects moléculaires de l’horloge
- Le minimum et le maximum de température corporelle sont les moments où notre organisme est le plus sensible à l’exposition lumineuse pour l’entraînement circadien
Thérapie de la mélatonine: effet de la mélatonine et quand est-ce qu’on en prend
- Augmente la somnolence de jour
- Administration chez les personnes âgées insomniaques
- Administration ponctuelle (voyage, trouble de sommeil passager, pour éviter le Jet Lag)
- Utilisation chez les non-voyants
Thérapie de la mélatonine: Administration de mélatonine avant l’heure du coucher chez les personnes âgées insomniaques
- Résultats mixtes
- Certaines études montrent un effet bénéfique alors que d’autres pas
Est-ce que l’efficacité de la mélatonine est stable?
Non. Efficacité variable d’un individu à l’autre, pour une même personne à différents moments
L’entraînement circadien avec la mélatonine
- La mélatonine est un puissant anti-oxydant endogène
- S’administre par la voie orale
- Utilisation seulement si cycle veille-sommeil irrégulier
