La Chronobiologie (2e partie)

Les causes génétiques et les impacts physiques et psychiques des facteurs chronobiologiques

Si Hippocrate est incontestablement le père de la chronopathologie, Aristote et Pline, comme bien d’autres, avaient déjà observé l’existence de rythmes chez les animaux marins. Poursuivons notre périple dans ce monde si imprégné des cycles biologiques

Les organismes soumis à des conditions constantes (température, lumière, humidité, apports énergétiques…) montrent que les rythmes circadiens persistent sans amortissement, que ces rythmes ne reflètent plus exactement 24 heures, et que les relations entre les différents rythmes demeurent. L’absence de synchronisateurs ne les abolit pas.

Cette biopériodicité recense trois domaines de rythmes :

  • les rythmes circadiens, dont les périodes sont d’environ 24 heures,

  • les rythmes ultradiens, de périodes plus courtes que 24 heures,

  • les rythmes infradiens, de périodes variant entre plusieurs jours, mois ou années.

Hiérarchie chronobiologique

L’activité sécrétoire des glandes surrénalesfabriquant le cortisol se manifeste selon un rythme ultradien de 45 à 90 minutes. Mais aussi selon un rythme circadien de période d'environ 24 heures, et selon un rythme circannuel dont la période est d’environ 1 an. Cela veut dire que les cellules surrénales élaborent des hormones toutes les 45 à 90 minutes, que la sécrétion de celles-ci est maximale le matin vers 8 heures et décroît tout au long de la journée, et que le niveau moyen d’activité varie tout au long de l’année (vérifiable par les prises de sang).

Mais, pour que les surrénales fabriquent le cortisol, il leur faut un signal : celui de l’hormone ACTH, élaborée par l’hypophyse. L’activité maximale de celle-ci est donc antérieure nécessairement par rapport au moment de la synthèse du cortisol&nbsp! Le cortisol répercute ses effets sur ses nombreuses cibles : le degré de dilatation bronchique, l’excrétion urinaire de potassium, etc. et, à chaque fois, il existe un décalage des pics d‘activité, chaque signal précédant l’observation de l’effet suivant. Ainsi les effets d’une substance dépendent-ils du moment où celle-ci apparaît et du moment où l’organe cible possède son optimum de sensibilité. Pour envoyer un colis, vous (la substance) devez vous rendre au bureau de poste (l’organe), mais aux heures d’ouverture (sensibilité) !

Au jour le jour des cycles biologiques

Chez le nouveau-né, le synchronisateur social majeur est l’alternance de la présence maternelle – ou de la personne qui en tient lieu. Chez le sujet âgé (environ 80 ans), on observe dans le sang une chute nocturne des protéines plasmatiques par rapport au sujet jeune. Il en résulte que les médicaments ou les hormones qui se lient aux protéines peuvent avoir, chez le vieillard et la nuit, une fraction active (non liée) supérieure à celle de l’adulte, donc risque accru de surdosage (15 000 accidents iatrogènes par an en France). Chez l’adulte, l’homme sain s’endort plus facilement lorsque sa température corporelle décroît que lorsqu’elle croît  et inversement pour son éveil. Ainsi, pour mieux dormir pendant la chaleur de l’été, vous prenez une douche froide avant d’aller au lit, et le matin vous prenez une douche chaude pour vous réveiller ! Vous voyez qu’à travers ces exemples les synchronisateurs sont couplés : l’alternance lumineuse et l’alternance de température corporelle.

Incontournable génétique

De nombreuses expériences ont été réalisées pour montrer que, de façon générale, la structure temporelle des organismes a un caractère héréditaire. Les biopériodes se transmettent suivant les règles prédictives de la génétique classique. Chez la drosophile (mouche du vinaigre) ont été mises en évidence trois mutations sur le chromosome X : le gène per (pour période) se décline sous forme per0 (arythmique), perS (pour short, période courte) et perL (pour long). Il existe des mouches possédant un gène maternel perS et perL paternel. Toutes les combinaisons sont possibles, avec en conséquence des mouches au comportement individualisé. Les drosophiles portant l’un ou l’autre gène per ont ainsi des rythmes d’éclosion et d’activité locomotrice différents ! Il existe de même un gène clock (horloge)… et un certain nombre d’autres qui influent sur les rythmes biologiques.

La chronobiologie au service du rendement

Les plantes nous fournissent une énorme quantité de renseignements. Par exemple, le tabac Maryland Mammouth a besoin de 10 heures de lumière et de 14 heures d’obscurité pour donner une floraison maximale et rapide (d’où gain de production). Les plants de tabac soumis à une condition inverse (14 heures de lumière et 10 heures d’obscurité) restent végétatifs ! En fait, l’induction florale des plantes dépend non pas tant de la durée de lumière que du rapport lumière/obscurité (que l'on appelle photopériode).

On peut donc diviser les plantes selon leur floraison en plantes à jour long (iris, épinard), à jour court (chrysanthème, topinambour), ou bien à jour « neutre ». Puisque la floraison met en cause directement l’organe reproducteur de la plante, il est facile de passer au règne animal : les animaux étant sensibles à la photopériode eux aussi, on peut optimiser le rendement des naissances dans le cheptel !

Des chercheurs ont réussi à faire pousser deux fois par an des bois chez les daims japonais (alors que le rythme de croissance est circannuel) en manipulant les photopériodes (ce qui influe sur l’activité testiculaire responsable de la croissance des bois). On a pu même obtenir par ce moyen jusqu’à trois pousses annuelles ! Mais au-delà il existe un échappement : l’animal retourne spontanément à un rythme de croissance des bois circannuel. Chez l’Homme également, il existe des relations de rythmes entre la photopériode, les hormones sexuelles, la maturation des organes reproducteurs et l’activité sexuelle…

Rythmes et psychisme

L’anxiété se manifeste aussi de manière cyclique : on angoisse plus volontiers le soir. Les troubles du sommeil arrivent, la dépression peut éclore. On se lève à midi, on se couche très tard. Le désynchronisme par rapport à l’alternance jour/nuit est évident. Nous sommes alors en décalage de phase ! Le maximum de cortisol se met à être sécrété le soir et même la nuit. Comme c’est l’hormone de l’alerte, pas étonnant qu’on ne dorme pas ! Le cycle de température corporelle est profondément modifié, en avance de phase et avec réduction de l’amplitude thermique. Il est donc important dans ces états d’appliquer le bon sens de la chronobiologie : se coucher vers 18-19 heures (si on le peut évidemment), se lever vers 2-3 heures du matin. Le but est de se forcer à recoller aux rythmes naturels et de s’y tenir. Il faut une certaine force mentale, mais les expériences sont couronnées de succès.

Les dépressions saisonnières (même a minima, si nombreuses) liées à une perte de luminosité en automne et en hiver disparaissent au printemps. Cette forme de dépression est liée à une modification progressive de la sensibilité à la photopériode. Dans cette optique a été développée la photothérapie, illumination du sujet le matin en général par une forte lampe spéciale, délivrant 2 500 lux (pièce normalement éclairée, 500 lux  journée d’été, 100 000 lux). Les effets thérapeutiques sont observés de façon très précoce, en trois jours, au plus tard le huitième jour. Le mieux pour ces personnes est de faire quelques séances d’entretien pendant l’hiver. Enfin, d’une manière plus générale, les antidépresseurs restructurent la sensibilité du système biologique à la lumière.

Chronobiologie et métaphysique…

Pour terminer sur une note amusante mais très actuelle, la recherche d’une théorie unifiée de l’univers par les physiciens fait envisager que le temps n’existe plus. C’est le temps imaginaire qui est réel alors que le temps réel n’existerait pas… Pour les Occidentaux et les biologistes, le temps est linéaire mais, pour les Orientaux, il est cyclique et symbolisé par un mouvement hélicoïdal.

Ainsi, dans la cuisine, vous mesurez le temps à l’aide d’un sablier. Quand tout le sable s’est écoulé, vous le retournez. Je vous propose de poser le sablier à plat… Serait-il donc impossible de se faire cuire un œuf ?…

Article original de :
Dr Philippe Fiévet

Paru dans Mutuelle & Santé n° 61

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