Le sommeil et les rythmes circadiens Flashcards
Qu’est-ce que la chronobiologie?
Étude des rythmes biologiques
En quoi consiste les rythmes biologiques? nomme des exemples.
Comportements ou des événements physiologiques qui vont fluctuer dans le temps et qui vont se répéter après une certaine période de temps:
*cycle menstruel
*cycle éveil-sommeil
*température corporelle
*rythmes des naissances et de la mortalité
*rythmes de la mélatonine
*rythmes circadiens
Qu’est-ce que les rythmes circadiens?
Rythmes qui montrent une période d’environ un jour
Quelle observation et invention importante Carl Von Linné a-t-il fait?
Il observe que les fleurs de certaines plantes s’ouvrent et se ferment à des moments déterminés de la journée — rythmes circadiens avec des phases différentes
Grâce à cette observation, a construit une horloge florale: disposition jardinière en forme d’horloge de fleurs dont l’ouverture survient à l’heure indiquée sur l’horloge.
Qui est le premier a avoir mentionné l’existence de rythmes circadiens chez les plantes et quelle était son explication?
de Mairan a observé que l’ouverture et la fermeture des feuilles de mimosa persistaiet en l’absence de lumière. Il pensait que la lumiere réussissait à se percevoir d’une autre façon même dans l’obscurité.
Qui a conclut correctement l’explication des rythmes circadiens chez les plantes et comment l’a-t-il expliqué? Nomme aussi ses 2 conclusions importantes.
de Candolle (1832)
observe qu’une plante semblable au mimosa, mise dans l’obscurité, avait un cycle d’ouverture et de fermeture de ses feuilles de 22 h, donc plus courte que le cycle du soleil qui dure 24 heures. Il conclut donc correctement que le cycle se produisait en l’absence d’indices provenant de l’extérieur et devait donc relever d’une horloge biologique interne.
- rythme circadien endogène : existe en l’absence de tout indice cyclique extérieur
- Mécanisme de synchronisation avec le milieu extérieur: en isolation, son rythme est raccourci et n’a plus une période d’exactement 24 heures comme en situation normale.
La vigilance et la sécrétion de certaines hormones et autres régulations se font selon un cycle de combien de temps et pourquoi?
se font selon un cycle de 24 heures car ils sont régulés de façon endogène (horloge biologique interne ou oscillateur) et exogène (synchronisation des indices).
Quelles sont les deux composantes du cycle veille-sommeil?
- Oscillateur : Structure générant une fluctuation rythmique
- Zeitgeber : Indice temporel environnemental pouvant synchroniser un oscillateur
Qu’est-ce qu’un rythme circadien autonome? nomme les différences à travers les especes:
*souris
*hamster
*humain
Cycle veille-sommeil en isolation de zeitgebers :
Chez la souris : 23 h
Chez le hamster : 23,6 h
Chez l’humain : Cycle de 24,5 à 25,5 h évoluant sur plusieurs mois vers un cycle de 30 à 36 h
Quant à la motricité spinale qu’est-ce qui représente l’oscillateur endogène?
générateur central du rythme
Quelle structure agit comme pacemaker (oscillateur) qui synchronise les neurones du cortex?
Le thalamus
Chez l’homme, quelle structure sert d’oscillateur pour l’horloge biologique? Où se situe-t-elle?
le noyau suprachiasmatique dans l’hypothalamus: De chaque côté de la ligne médiane et en bordure du 3ième ventricule, juste au-dessus du chiasme optique, lui-même au-dessus de l’hypophyse.
Nomme 3 exemples de zeitgeber
la lumière du jour
le bruit ambiant la journées
les repas
Typiquement, combien de temps dure le sommeil vs l’éveil dans le rythme circadien de l’homme? Quels sont les 2 facteurs qui affectent cela?
La combinaison des facteurs endogènes et homéostatiques induit un cycle circadien d’environ 16h de veille pour 8h de sommeil
Quel est le zeigeber le plus important chez l’homme? Quelle expérience a permis de le montrer?
La lumière.
Dement et ses collègues (1976) ont réalisé une expérience en isolement au cours de laquelle des sujets restaient dans une grotte pendant 2 mois. (image)
Quand on enlève les zeitgebers les sujets ont tendance à adopter un cycle d’environ 25 h. Quand la lumière est remise à être simulée, cycle de 24h réapparaît.
Qu’est-ce qui arriverait à la température corporelle si la lumière était toujours allumée?
le point de la température corporelle minimale se déplace au début de la période de sommeil au lieu du milieu du sommeil
Sans zeitgeber, combien de temps au lieu de 24h serait le cycle veille-sommeil?
le cycle demeurerait relativement stable mais s’allonge lentement jusqu’à atteindre une période entre 30 et 36 heures après plusieurs semaines.
Quelle structure sécrète des hormones vitales?
l’hypophyse
Quelles sont les 3 étapes cruciales permettant à l’horloge biologique de fonctionner?
- Détecteur de lumière : Rétine – information afférente sensible à la lumière et à l’obscurité ( Les récepteurs rétiniens communiques avec les NSC et sont sensibles à la lumiere + obscurité)
- Horloge : NSC – horloge continue à fonctionner et conserve son rythme de base même si l’information afférente est supprimée
- Voie de sortie: Contrôle de certaines fonctions cérébrales et corporelles selon le timing de l’horloge = voie rétino-hypothalamique
comment s’appelle le rassemblement des axones des cellules ganglionnaires qui forment une voie directe avec le NSC?
voie rétino-hypothalamique (monosynaptique).
Quelle partie de notre vie passons-nous à 1) dormir et 2) rêver?
1) 1/3 de la vie à dormir
2) 1/4 de la vie à rêver
Quelles sont les 2 façons de synchroniser les oscillations périodiques dans les rythmes synchrones?
1) activation des neurones dépendant d’un mécanisme central (pacemaker)
2) neurones eux-mêmes en s’excitant et s’inhibant mutuellement, ce qui amène un comportement collectif.
Comment est-ce que les mammifères coordonnent leur rythmes? Donne les 4 étapes.
Par un mécanisme de générateur central et la méthode collective.
- Le thalamus envoie toute l’information dans le cortex en tant que pacemaker.
- Les canaux ioniques dépendants au potentiels permettent la décharge rythmique même en l’absence d’influences extérieures.
- Par mécanisme d’association, les connexions synaptiques thalamiques entre les neurones excitatrices et et inhibitrices obligent chaque neurones à ajuster sa décharge à l’ensemble.
- Le rythme coordoné est transmis au cortex par projection thalamocorticales, ce qui excite un grand nombre de neurones corticaux.
Quelle est la différence entre les rôles du thalamus vs les NSC?
Le thalamus agit comme un pacemaker (oscillateur) qui synchronise les neurones du cortex.
- Durant le stade 2 du sommeil à ondes lentes, il génère les fuseaux du sommeil
- Durant le stade 3 du sommeil lent, il génère le rythmes deltas (p.676).
- À l’état d’éveil, le thalamus sert de relai sensoriel vers le cortex. Donc une hypothèse du rôle des oscillations générées par le thalamus durant le sommeil est d’empêcher l’information sensorielle de remonter vers le cortex. (p.661 et 672)
Le noyau suprachiasmatique joue le rôle d’horloge biologique en synchronisant des fonctions physiologiques entre elles et avec le cycle lumière-obscurité. Les axones des cellules ganglionnaires à mélanopsine de la rétine forment des connexions synaptiques directes avec les dendrites des neurones du NSC, qui communiquent au reste du cerveau (p.686).
Quel est le rôle de l’activité rythmique et par qui a-t-il été enoncé?
Freeman: coordonner l’activité entre différentes régions du système nerveux
Quel est le rôle de la lumière dans la VRHT (voie rétino-hypothalamique monosynaptique)
La VRHT est un mécanisme photosensible qui remet l’horloge cérébrale à l’heure
Les axones des cellules ganglionnaires ont une voies directes avec le NSC. Les cellules ganglionnaires contiennent de la mélanopsine sensibles à l’intensité de la lumière, ce qui permet aux NSC de se synchroniser avec les cycles de lumière/obscurité, mais ne dépend pas des photorécepteurs (cônes ou bâtonnets).
Qu’est-ce qui prouve que la synchronisation avec la lumière n’a rien à voir avec les photorécepteurs et bâtonnets?
- Des souris dont les yeux ont été supprimés sont incapables de se synchroniser, mais des souris mutantes qui possèdent ni cône, ni bâtonnets sont capables de se synchroniser avec la lumière.
Quelles ondes l’oscillateur thalamique émet-il?
Des ondes delta entre 2 et 4 hz.
Qui a découvert que ce sont des cellules ganglionnaires contenant de la mélanopsine, un pigment visuel différent de celui des cônes (3 iodopsines) et des bâtonnets (rhodopsine), qui transmettent l’information au NSC.
Berson
Qui a inventé le mode soir sur les cellulaires et pourquoi?
Hébert
Des cellules ganglionnaires contenant de la mélanopsine, transmettent l’information au NSC. Ces cellules ganglionnaires sont plus sensibles aux ondes courtes (couleurs froides comme le bleu turquoise). Elles ont une sensibilité maximale entre les cones S (bleu) et bâtonnets (vision nocturne).
Le mode « soir » des cellulaires et des ordinateurs présente moins de courtes longueurs d’onde. Les cellules ganglionnaires à mélanopsine étant plus sensibles à ces longueurs d’onde, activer cette fonctionnalité le soir permet d’éviter que le rythme circadien ne se synchronise sur la lumière du téléphone tard dans la journée.
De quel pigment visuel sont composées:
1) les cônes
2) les bâtonnets
3) autres cellules ganglionnaires
et quels sont leur rôles?
1) cônes = 3 iodopsines sensibles à différentes longueurs d’ondes
2) bâtonnets = rhodopsine sensibles aux contrastes
3) mélanopsine sensibles à la lumière
Qu’est-ce que les études de lésions ont montré sur le rôle des noyaux suprachiamatiques (NSC) ?
- Études de lésions:
L’ablation des NSC en isolation de zeitgebers chez le singe dans un environnement éclairé en permanence désorganise complètement le cycle sommeil-éveil. Même quand on réintroduit zeigeberts, persiste mais légèrement moins pire.
Conclusion: Bien que les NSC régularisent les cycles, ce ne sont pas eux qui les causent, car il y a quand même des périodes sommeil-éveil qui se produisent suite à une ablation. Doit avoir d’autres mécanismes qui régulent et causent le sommeil.
Qu’est-ce que l’études de lésions et transplantations des NSC ont-elles montrées (2 résultats) et par qui a-t-elle été faite?
Ralph et Menaker (1990) sur les hamsters dorés.
Ils ont pris 3 groupes de Hamsters génétiquement différents:
1. le groupe 1 génétiquement normal avait un cycle de 24h
2. le groupe 2 avait une copie du gène Tau et un cycle de 22h.
3. le groupe 3 avait deux copies du gène tau et un cycle de 20h
- Lésions aux NSC: L’ablation fait disparaître ces différents rythmes comme on l’a déjà vu.
- Transplantation NSC de deux types de donneurs: adopte la période du donneur
Conclusion:
1. si on transplante le NSC d’un hamster chez un autre hamster, celui-ci adopte le rythme du premier
2. le gène tau a un rôle dans la durée du cycle
Quelles conclusions ont été tirées de l’expérience selon laquelle des neurones individuels du NSC du rat ont été isolés et se sont développés in vitro en culture tissulaire?
Leur fréquence de décharge, leur consommation de glucose, de sécrétion de vasopressine et de synthèse de protéines ont continué avec des rythmes de ~24 heures comme dans le cerveau intact.
Cela suggèrerait l’existence d’un cycle moléculaire fondé sur l’expression génique. Chaque cellule du NSC en elle-même représenterait une petite horloge moléculaire.
Chez la souris et la drosophile (mouche à fruit) l’horloge implique différents gènes.
a) Comment s’appellent ces gènes?
b) Donne un exemple d’un de ces gènes (son nom)
c) Qui a nommé ce gène?
d) explique son fonctionnement.
a) Les gènes-horloges.
b) L’un de ceux-ci s’appelle le gène clock
c) nom proposé par Joseph Takahashi
d) Fonctionne par boucle de rétroaction négative:
- le gène-horloge est transcrit en ARN
- traduction en une nouvelle protéine.
- l’accumulation de la protéine contribue à réduire l’expression de son propre gène.
- La protéine développe la propriété de pouvoir retourner dans le noyau de la cellule et d’inhiber sa propre production.
- éventuellement ces protéines vont être évacuée de la cellule et le cycle va recommencer.
Bref, à cause de la fatigue neuronale, le cycle circadiens de l’animal sur lequel la cellule a été prélevée peut recommencer à s’activer, et ainsi de suite.
V/F: Les mécanismes cycliques/rythmiques sont le niveau le plus fin ou on trouve des horloges biologiques.
Vrai
Que se passe-t-il si la lumière est présentée:
a) tôt dans la nuit subjective
b) vers la fin de la nuit subjective
c) au milieu de la journée subjective
a) Delai de phase : le moment de référence de la rythmicité circadienne - quand on s’endors - se produit à une heure plus tardive
b) Avance de phase : le moment de référence de la rythmicité circadienne se produit plus tôt
c) Peu de changement de phase
Où est-ce que la mélatonine est sécrétée? A partir de quoi est-elle synthétisée?
la mélatonine est sécrétée à partir de la glande pinéale - épiphyse. Elle est synthétisée à partir du tryptophane.
