Cours 7

Question 1

Chronobiologie:

Answer 1

Domaine qui étude les variations des phénomènes vitaux chez les organismes vivants en fonction du temps.

Chez l’être humain: plusieurs fonctions physiologiques, psychologiques et comportementales suivent un rythme et sont dependants a une régulation précise.

Question 2

Androstenes

Answer 2

Mouvement des feuilles de tamarin selon la position du soleil. Réponse au stimulus

Question 3

De Mairan

Answer 3

Mouvement des feuilles de mimosa dans l’obscurité sur une période quotidienne.

Question 4

Carole’s linnaeus

Answer 4

Horloge Florale de Linné: disposition jardiniere 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

Question 5

Augustin de Candolle

Answer 5

Mouvements des feuilles de mimosa dans l’obscurité sur une période de 22-23 heures

Question 6

Rythme circadien endogène

Answer 6

Il semble y avoir une horloge a l’intérieur des organismes vivants.

Il existe à l’intérieur des organismes vivants une horloge biologique/endogene qui suit un décours temporel s’appartenant a de celui du cycle lumière-obscurité de la Terre (autour de 24h, mais pas tout a fait).

Question 7

Jurgen Aschoff et Rutger Wever

Answer 7

Premiere etude avec des volontaires vivants dans une cave en absence d’indice environnementaux.

Question 8

Michel Siffre

Answer 8

Vécu seul dans une caverne souterraine pendant 2 mois.
Entre dans une grotte et en sort un mois plus tard. Il reste 1 mois mais pense qu’il était la 2 mois. Il n’avait pas accès aux indices temporaux.

Entre le 17 juillet, sorti le 14 septembre. Pensait que c’était le 27 août.

Question 9

Chez l’être humain

Answer 9

Les expériences ont donc révélé la presence dune horloge biologique/endogene (à l’intérieur du corps) qui module certaines fonctions (physiologique, comportementales, psychologiques).

Ces fonctions sont certaines que l’on appelle les rythmes biologiques.

Question 10

Rythmes biologiques:

Answer 10

Variation périodique/cyclique dune fonction particulière.
Représente mathématiquement par une fonction sinusoïdale.

Très étudié chez la drosophile, la souris, le singe et l’être humain.

Question 11

Types de rythmes

Answer 11

Rythmes circadien/journaliers/nycthemeraux: période 24h, observes chez la plupart des etres vivants.

Rythmes ultradiens: courte période; quelques secondes à quelques heures (stades de sommeils, REM vs NREM)

Rythmes infradiens: période supérieure a 24h; adaptation saisonnière de l’organisme a l’environnement (ex: comportement reproducteur annuel de certaines espèces animales, cycle menstruel de la femme).

Question 12

Fonctions physiologiques, comportementales et psychologiques:

Answer 12

-cycle veille-sommeil
-melatonine: hormone de la noirceur, sécrétée par la glande pinéale/epiphyse
-temperature corporelle
-rythme cardiaque
-pression sanguine
-hormone de croissance (sécrétée la nuit) renouvelle les cellules.
-cortisol: boost le jour, diminue la nuit.
-volume urinaire : nuit

Question 13

Fonction qui varient le jour, variation circadienne:

Answer 13

-vigilance
-performance cognitive
-somnolences
-fatigue

Question 14

Organisation des rythmes circadiens entre eux

Answer 14

Melatonine: hormone de la noirceur, permet de dormir.
Cortisol: hormone du stress, permet de se réveiller le matin.

Notre temperature corporelle est a son niveau minimal pendant notre sommeil.

Synchronisation des différents rythmes biologiques entre eux.

Question 15

Horloge biologique

Answer 15

Oscillateur: structure générant une fluctuation rythmique.

Horloge maître (milieux suprachiasmatique qui se trouve au sain de l’hypothalamus): noyaux suprachiasmatiques - NSC (10 000 neurones hémisphères droits et gauches)

Rythmicité qui nest pas exactement de 24h, entre 23h30 et 24h30 (moyenne 24,2; variation inter-individuelle).

Cette rythmicité est la conséquence de mécanismes génétiques à la base du fonctionnement de l’horloge.

Genes: BMAL, PER, CRY, CLOCK =rythmicite

Question 16

Etude animales: confirmation de l’importance cruciale des NSC dans la rythmicité circadienne

Answer 16

Ablation des noyaux suprachiasmatiques en isolation de zeitgebers chez le singe: absence de rythme circadien endogène.

Les NSC sont fondamentaux dans la rythmicite sur 24h des rythmes circadiens.
Une ablation/destruction de ceux-ci entraînent une perte de la fonction sinusoïdale sur 24h.

Question 17

Horloge biologique 2/2

Answer 17

Vu pas exactement 24h, il faut une regulation par des synchroniseurs environnementaux (indicateur de temps - zeitgeber)

Lumière (cycle lumière-obscurité de la Terre et lumière artificielle)

Activité physiques et sociales

Heures de repas.

Question 18

Zeitgeber:

Answer 18

Indice temporel environnemental pouvant synchroniser un oscillateur.

Question 19

Entraînement circadien

Answer 19

La synchronisation entre notre horloge biologique et notre environnement.

Ce processus optimise notre survie, nos performances, le fonctionnement de notre corps (efficacité métabolique, optimisation du sommeil et de l’éveil, etc).

Horloge interne se synchronise avec le cycle lumière-obscurité de la Terre (cycle de 24h)

Nécessaire pourquoi? Pcq horloge nest pas exactement 24h. Chez l’humain 23,5h

Une synchronisation avec les indicateurs de temps est donc nécessaire, le plus important étant: la lumière.

Zeitgeber plus important pour horloge biologique.

Question 20

Rythmes biologiques sont déstabilises

Answer 20

-jet lag/decalage horaire et autres situations.
-desynchronisation des rythmes circadiens avec l’environnement,
Rupture temporaire de l’entraînement circadien.

Question 21

Horloge biologique a besoin dun certain temps pour se réajuster a un nouvel horaire

Answer 21

Niveau de cancer augmente pour les personnes qui travaillent de nuit.

-travail de nuit, par quart, changement d’heure. (Ex: dimanche soir, coucher plus tot pcq party tard les derniers jours, n’arrive pas à dormir car horloge circadienne aime régularité).

-troubles de sommeil frequents chez les travailleurs qui changent souvent d’horaire.

-travailleur de nuit et études épidémiologiques sur les effets d’une désynchronisation fréquente.

-études sur les souris montrent décalage horaire frequent: mort premature)

Question 22

Effets de traverser plusieurs fuseaux horaires

Answer 22

-fatigue
-somnolence
-cycle veille-sommeil désynchronisé
Trop faim, pas faim

Question 23

Cycle veille-sommeil experience michel siffre

Answer 23

Cycle veille-sommeil en isolation d’indicateur de temps.

Aspects de notre comportement: le cycle de commeil sans synchroniseur chez l’être humain évoluera sur plusieurs mois vers un cycle de 30 a 36h.

Aspects de notre biologie: l’horloge biologique (NSC) a une période de 24,2h.

Question 24

Une ou des horloges?

Answer 24

Il existe plusieurs horloges dans notre corps, l’une que l’on dit principale (NSC) et le autres que l’on nomment secondaires.

Des interactions interviennent donc entre l’horloge biologique (chef d’orchestre) principale et les horloges dites secondaires.

Question 25

Horloges biologiques (indices environnementaux):

Answer 25

Lumière, mais aussi la température, les activités, la prise de nourriture. Les NSC sont les chefs d’orchestre des différents tissus (horloges périphériques): foie, muscles squelettiques, tissus adipeux, pancreas.

Question 26

2 systèmes de detection de la lumière

Answer 26

- système visuel: formation des images Cônes et bâtonnets Sensibilité maximale: 550nm (vert) - système non-visuel, carcadien: modulation de plusieurs fonctions physiologiques, psychologiques et comportementales. Détection de l’irridiance, de la luminosité, dans l’environnement. Cellules ganglionnaires a melanopsine (photosensible) (-1% CGR) Sensibilité maximale: environ 480nm (bleu)

Question 27

Cellule melanopsine chez la grenouille

Answer 27

- découverte chez la grenouille - provencio et collègues découvrent des cellules sensibles a la lumière au niveau de la peau des grenouilles (melanophore). -ces cellules contiennent un gène appelé OPN4 (melanopsine) -ce meme groupe montre la presence de ce photopigment, la melanopsine, chez les mammifères. Présent ai sein de certaines cellules ganglionnaires de la rétine.

Question 28

Cellules ganglionnaires rétiniennes a melanopsine

Answer 28

-différente des autres cellules ganglionnaires: (moins de 1% des cellules ganglionnaires de la rétine). Les cellules a mélanopsine sont photosensible (ne fonctionne pas comme les cones et bâtonnets). Elles prennent un certain temps avant de commencer à décharger. Leur réponse persiste apres la fermeture du stimulus lumineux.

Question 29

Le réseau neuronal non-visuel

Answer 29

Les cellules a mélanopsine projettent, via la voie retino-hypothalamique (VRH), vers: -NSC (horloge biologique maître) -aire preoptique ventrolaterale (VLPO) -noyau olivaire prétectal (OPN)

Question 30

Les effets de la lumière sur l’horloge circadienne dependent de 5 paramètres principaux

Answer 30

-l’heure de l’exposition lumineuse (30 minutes apres le réveil) -intensité lumineuse -la durée de l’exposition a la lumière -l’historique lumineux (toujours en noirceur, un peu de lumière va tout changer) -le spectre de la lumière.

Question 31

Réponses non-visuelles a la lumière et longueurs d’onde

Answer 31

Exposition a de la lumière bleue monochromatique VS exposition a de la lumière verte monochromatique Plus de sensibilité pour les reponses non-visuelles sous exposition a des lumières a longueurs d’onde courtes (bleu) VS plus longues (vert, orange, rouge) pour plusieurs variables. Suppression (exposition a la lumière) immediate de la secretion de melatonine augmentation de la vigilance. Modulation des réponses cérébrales cognitives. Expose lumiere blanche enrichie en bleue ou a de la lumiere monochromatique bleue=vigilance et nos temps de reaction sont bonifiés.

Question 32

Protocole IRMf, effet de la lumiere sur les fonctions cérébrales.

Answer 32

-les memes sujets (2 groupes d’âge) -4 conditions de lumiere Noirceur Bleu faible Bleu moyen Bleu élevé Tache auditive de mémoire de travail: 2-back

Question 33

Impact de le lumiere sur les réponses cérébrales non-visuelles chez l’être humain

Answer 33

1. Exposition a la lumiere, particulièrement a la lumiere bleue, est relie a une augmentation des activations cérébrales liées a la tâche non-visuelle en cours (émotionnelle, attention elle et cognitive) auditif poser des questions. 2. Les activations cérébrales progressent des structures sous-corticales liées a la vigilance telles que le thalamus (bleu), l’hypothalamus (vert) et le tronc cérébral (vert), vers les regions corticales engagées dans la tâche en cours (rouge). Les jeunes adultes (20-30 ans) bénéficient de l’exposition a la lumiere bleue pendant l’exécution dune tache cognitive que les personnes plus âgées (60-80 ans).

Question 34

Lumière et santé

Answer 34

Le jour: exposition à la lumiere, le plis possible la lumiere naturelle. Le soir: au moins 3h avant le coucher, diminuer la lumiere, les nivaux de lumiere bleue au minimum, remplacer les lampes a la maison au besoin (couleur orangée) La nuit: l’environnement de sommeil doit etre le plus en noirceur possible. Il est preferable de sortir les écrans lumineux des chambres a coucher. La lumiere envoie un signal d’éveil au cerveau.

Question 35

Écrans et sommeil

Answer 35

Chez les jeunes adultes (24.9 +- 2.9 ans): Exposition a environ 4h d’écrans d’ordinateur de type LED en soirée, en comparaison a la lecture traditionnelle (livre papier) a une distance entre 30 et 45cm dans un éclairage ambiant a 4100K: -réduit considérablement la secretion de melatonine en soirée (- 50%) -retarde l’endormissement -diminue la quantité et la qualité du sommeil -diminution du temps passé en sommeil paradoxal -réduction de la quantité de sommeil lent profond en debut de nuit.

Question 36

Utilisation de la lumière: intervention non-invasive

Answer 36

Lumière et entraînement circadien -utilisation de la lumiere pour moduler le cycle veille-sommeil -depression saisonnière et luminotherapie (moins de lumiere et lumiere bleue, en hivers 8h de lumiere par jour) -personnes âgées en institution et exposition a des niveaux adéquats de lumiere—effets positifs sur la cognition. -nouvelles recherches pour developper des traitements pour divers troubles neurodégénératifs (Parkinson, Alzheimer’s)

Question 37

Utiliser la lumiere pour modifier ses heures de coucher et de lever (cycle veille-sommeil)

Answer 37

Lumière et entraînement circadien -courbe Réponse de Phase -Délai et Avance de phase selon le minimum (devance rythme pour coucher plus tot) et maximum (retarde rythme pour coucher plus tard) de Celsisus (point pivots). Plus sensible a la lumiere, modifier notre horaire, car le mécanisé est plus sensible. Pourquoi: température corporelle a un impact sur certains aspects moléculaires de l’horloge (ex: genes de l’horloge), le minimum et le maximum de temperature corporelle sont les moments ou notre organisme est plus sensible à l’exposition lumineuse pour l’entraînement circadien.

Question 38

Thérapie de remplacement de mélatonine

Answer 38

-administration de mélatonine avant l’heure du coucher (0.1-6mg) chez les personnes âgées insomniaques: résultats mixtes. -administration ponctuelle (voyage, trouble de sommeil passager, pratique pour éviter le jet-lag). -utilisation chez les non-voyants (utilise pour certains individus avec deficit de la vue) Synchroniser le rythme visuel n’ont pas les indices lumineux. -efficacité variable, d’un individu a l’autre, pour une meme personne à différents moments. -l’administration de mélatonine augmente la somnolence le jour, *niveau de melatonine varie selon les marques.