Chronobiologie - Définition

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Caractérisation des rythmes biologiques

Un rythme biologique se caractérise par sa période, l'emplacement de l'acrophase (ou pic, ou sommet, ou zénith) de la variation dans l'échelle de temps de la période, l'amplitude et le niveau moyen de la variation ().

Période

Intervalle de temps mesuré entre deux épisodes qui vont se reproduire identiques à eux-mêmes au cours de la variation. La période du rythme d'une variable biologique peut être obtenue par analyse spectrale, fournissant une estimation de la période prépondérante fondamentale et de ses harmoniques. On peut aussi l'obtenir via la connaissance du rythme des synchroniseurs (conditions expérimentales).

En fonction de la période prépondérante, la chronobiologie distingue trois grands domaines de rythmes :

  • les rythmes circadiens, d'une période équivalant théoriquement à un jour (24 heures), mais qui varie en réalité de 20 à 28 heures ;
  • les rythmes ultradiens, c'est-à-dire d'une fréquence plus rapide qu'un rythme cicardien, donc d'une durée théoriquement inférieure à 24 heures ;
  • les rythmes infradiens, c'est-à-dire d'une fréquence plus lente qu'un rythme cicardien, donc d'une période supérieure à 24 heures. Parmi ceux-ci :
    • les rythmes septénaires (environ une semaine),
    • les rythmes circamensuels (environ un mois),
    • les rythmes circannuels, ou saisonniers.

Une même variable biologique manifeste sa rythmicité dans plusieurs de ces domaines (exemple du cortisol plasmatique)

Acrophase

L'acrophase (pic, ou zénith), dont l'opposé est la « batyphase » ou « bathyphase », est la position de la plus haute valeur de la variable biologique mesurée dans l'échelle du temps, pour la période considérée en fonction d'une référence temporelle. Lorsque l'on se trouve dans le domaine circadien, le pic peut être donné en heures avec comme référence une heure (par exemple minuit de l'heure locale). Il est possible de donner l'emplacement de l'acrophase par rapport à la température corporelle, mais cela reste beaucoup plus rare.

Lorsqu'on utilise la méthode du Cosinor, le pic sera le point le plus élevé de la fonction sinusoïdale, mais la plupart du temps on parle de pic au regard des valeurs expérimentales.

Amplitude

La caractérisation est la même qu'en sciences physiques ou en mathématiques. Elle représente la variabilité totale de la valeur biologique mesurée sur une période considérée.

Mesor ou niveau moyen du rythme

MESOR pour Midline Estimating Statistic Of Rythm. Il s'agit de la moyenne arithmétique des mesures de la variable biologique.

Autres facteurs pouvant affecter les rythmes biologiques

L'âge est un facteur dont il faut tenir compte :

  • le fœtus est cosynchronisé avec les rythmes de sa mère
  • le nourrisson a ses rythmes qui seront plutôt portés sur l'ultradien (maturité du système nerveux ?)
  • l'enfant de 4 ans est totalement circadien
  • le stade pubertaire change les rythmes biologiques
  • la personne âgée aura des rythmes de moins en moins bien synchronisés et « marqués »

Le sexe : la notion de rythme chez la femme est moins facile à étudier que chez l'homme (cycles menstruels).

La surface corporelle joue également.

La désynchronisation

La désynchronisation correspond a une perte de la relation de phase des rythmes biologiques. Elle peut être d'origine externe (liée aux modifications de l'environnement) ou interne (sans relations directe avec l'environnement)

Désynchronisation externe

Le travail posté

Le travail de nuit ou le travail posté peuvent provoquer une désynchronisation de l'organisation temporelle de l'individu (il est difficile de prédire qui est tolérant ou non à ce type de travail).

Le décalage horaire ou jet lag

En cas de vol transméridien supérieur à environ cinq heures (phénomène de décalage horaire) on observe une désynchronisation chez les individus.

  • Cycle nycthéméral : recadrage en 2 jours
  • Température du corps : recadrage en une semaine
  • Sécrétion du cortisol : recadrage en 15 à 20 jours

La cécité totale

Les aveugles dont la rétine est complètement inopérante (la rétine contient des récepteurs non photiques permettant de stimuler la sécrétion de mélatonine par la glande pinéale) présentent de nombreux troubles de leur organisation temporelle. La lumière ne pouvant pas être traduite en signal hormonal de synchronisation, il s'ensuit des symptômes similaires à ceux pouvant apparaître dans d'autres cas de désynchronisation.

Désynchronisation interne

Cette dernière est mal comprise. Elle est affectée par l'âge, la dépression, ou les cancers hormonaux dépendants (sein, ovaires, prostate, etc.).

Mise en évidence d'une désynchronisation

On peut la mettre en valeur via l'étude de rythmes marqueurs (cortisol plasmatique, mélatonine plasmatique, température, etc.). Si la désynchronisation est mise en évidence, ces marqueurs seront dits soit en avance de phase, soit en retard de phase par rapport à l'organisation temporelle de référence (normale) pour l'individu étudié.

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