Où est l'horloge du sommeil et des rythmes circadiens?

L'horloge circadienne principale est située en profondeur dans une zone de l'hypothalamus du cerveau qui contient les deux noyaux suprachiasmatiques (NSCs). Chez l'être humain, les NSCs sont constitués d'à peu près 45 000 neurones (cellules du cerveau) qui communiquent avec d'autres régions du cerveau via des connexions neuronales. La destruction des NSCs perturbe les rythmes circadiens, incluant ceux du sommeil et de l'activité, de la température corporelle et des sécrétions hormonales.

Un groupe de «gènes de l'horloge biologique» est exprimé dans les neurones des NSCs, leur conférant leur habilité caractéristique à générer des rythmes circadiens endogènes. Il est intéressant de noter que ces gènes de l'horloge biologique sont également exprimés dans d'autres tissus du corps tels que les muscles, le cœur, le foie et les cellules sanguines. On pense que ces horloges circadiennes sont synchronisées par l'oscillateur circadien principal situé dans les NSCs.

Combien d'heures y a t-il dans une «journée biologique» ?

La durée d'une journée circadienne est d'un peu plus de 24 heures. Pour être plus précis, chez l'être humain, la journée interne moyenne est de 24.2 heures. Si votre oscillateur circadien endogène fonctionnait librement, il prendrait une heure de retard sur l'environnement tous les 5 jours.

En d'autres mots, votre horloge circadienne se décalerait d'un fuseau horaire à l'ouest d'où vous habitez et travaillez à tous les 5 jours. En 60 jours, votre oscillateur circadien serait la moitié de la terre plus loin. La lumière est l'élément clé qui empêche cela de se produire en temps normal. En effet, à chaque jour, l'information lumineuse de l'environnement transmise à partir de la rétine jusqu'aux NSCs via des connexions neuronales directes remet votre horloge circadienne à l'heure de la Terre.

Les effets de la lumière sur les rythmes circadiens et le sommeil

La lumière est le plus puissant synchronisateur de l'horloge circadienne humaine et le moment de la journée auquel l'exposition à la lumière survient affecte la façon dont l'horloge circadienne se synchronise à l'environnement. Par exemple:

• L'exposition à la lumière en fin de soirée retarde les rythmes circadiens et par conséquent, la tendance à s'endormir et à s'éveiller est retardée
  
   
• L'exposition à la lumière tôt le matin avance les rythmes circadiens et par conséquent, la tendance à s'endormir et à s'éveiller est avancée

Plus la lumière est vive et plus l'exposition est longue, plus elle exerce un effet puissant sur les rythmes circadiens. L'équilibre de ces déplacements quotidiens induits par la lumière permet de s'adapter à différents fuseaux horaires.

Certains individus ne peuvent percevoir consciemment la lumière mais ont tout de même un système circadien répondant à la lumière. Comment est-ce possible ? La lumière est transmise aux NSCs par la rétine via un groupe spécial de cellules photoréceptives reliées aux NSCs via un système nerveux différent de celui impliqué dans la perception visuelle.

On pense que ces cellules sont particulièrement sensibles aux longueurs d'ondes ~450-470 nm du spectre de la lumière visible. Ce qui veut dire que l'horloge biologique est particulièrement sensible à la lumière bleue que nous puissions voir ou non la lumière. En d'autres mots, les changements de l'horloge biologique provoqués par une lumière blanche pourront être reproduits par une lumière bleue d'intensité plus faible.
 

Ce contenu a été développé par Diane Boivin, M.D., Ph.D., directrice du Centre d'étude et de traitement des rythmes circadiens.