Introduction
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Partie I: Mise en évidence et classification Qu’est-ce-qu’un rythme biologique ? Les rythmes biologiques sont des variations physiologiques, ou neuropsychiques , qui sont indépendants de la volonté et qui persistent dans un isolement complet vis à vis du monde extérieur. Quelques définitions : Voici les définitions des principaux rythmes :
Comment classer tous ces rythmes? - Classification physique Elle est basée sur la longueur de la période d'oscillation. On distingue donc les rythmes :
- Classification descriptive Elle est principalement utilisée pour la description de rythmes épisodiques (phénomènes périodiques assez espacés). Ces conditions définissent la périodicité de manière descriptive et ne remplacent pas la durée effective du rythme. On distingue les rythmes nocturnes, diurnes, vespérales, matinaux, journaliers, hebdomadaires, mensuels, saisonniers, annuels, etc... - Classification en durée Cette classification distingue les rythmes "permanents ou avec une longue durée" qui s'étendent sur toute la vie et les rythmes "transitoires ou temporaires" qui ne durent que pendant une période de la vie. - Classification physiologique Dans la classification des rythmes on ne peut pas négliger le rôle important qu'ils jouent dans les fonctions vitales. On les classe en deux groupes: les rythmes "essentiels" qui représentent la vie biologique. La mort correspond à l'annulation de l'existence de ces rythmes. Et les rythmes essentiels dont la suppression n'a pas de répercussions sur les fonctions vitales. - Classification hiérarchique On a découvert que quelques rythmes jouaient un rôle important dans le conditionnement d'autres cycles biologiques, ils sont appelés" rythmes primaires ou indépendants" ; les rythmes dirigés sont appelés "rythmes secondaires ou indépendants". La suppression de relation entre rythmes primaires et secondaires cause alors une" désynchronisation interne". - Classification évolutive Comme tout phénomène biologique, les rythmes peuvent évoluer au cours de la vie,
ainsi il y a des rythmes "déclinants" et "acliniques". - Classification biologique Elle comporte deux aspects importants de la vie, c'est à dire, les fonctions conservatrice et reproductrice. Les rythmes reproducteurs sont relatifs à la sexualité et à la fertilité, alors que les rythmes du domaine conservateur sont mentaux et physiques ( catégories intellectuelles, affectives, respiratoires, digestives cardio-vasculaire. ..). Quelques exemples de rythmes : - Rythme cardiaque et respiratoire Ce sont des rythmes ultradiens dits essentiels, en effet, l'annulation d'un de ces rythmes entraîne la mort physique. Ces rythmes sont appelés permanents car ils durent toute la vie. - Sécrétion du Cortisol
- Rythme veille/sommeil C'est le rythme circadien le plus facile à étudier. Pour l'Homme, il est nocturne, tandis que pour certains animaux (rats...), il est diurne. Il est réglé selon un rythme de 24h associé à des variations de température corporelle : en effet, celle-ci diminue la nuit. - Cycle menstruel C'est un rythme mensuel. Le cycle ovarien est un rythme typiquement "provisoire" car il disparaît avec la ménopause. On le classe dans les rythmes reproducteurs. - Rythme de la température du corps Il est généralement pris comme exemple pour illustrer les rythmes permanents car il toujours perceptible dans les 24 h après la mort. D'autre part, c'est un rythme circadien avec un pic vers 14h. - Le mode alimentaire Ce mode est associé aux différentes activités durant la journée: le matin, on a besoin de plus de sucre donc d'un repas plus conséquent; le midi, il faut manger de telle façon qu'on puisse tenir jusqu'au dîner; le soir, faire un repas, léger car notre organisme consomme moins de calories durant la nuit. - Activité intellectuelle Elle est réglée par un rythme circadien, les performances intellectuelles augmentent progressivement jusqu'à environ 20h parallèlement à la température du corps, elles sont donc améliorées quand la température est élevée et inversement. - Activité sexuelle Elle est réglée par un rythme d'une durée d'un an. Chez l'homme, elle est plus importante au milieu de l'automne alors que chez la femme cela se situe au printemps (Mars-Avril). Une horloge biologique présente ? Pour vérifier qu'il y a une horloge biologique, il faut prouver que les rythmes ne dépendent pas du milieu dans lequel nous vivons. Suite à de nombreuses observations, on a remarqué que certains rythmes biologiques subsistaient sans informations extérieures. C'est pourquoi, de nombreuses expériences ont été réalisées en "isolement temporel". C'est à dire dans un milieu clos sans influence de la lumière du soleil et sans indices sur l'heure ou le jour. Les expériences les plus connues sont celles de Michel Siffre (voir photo et résultats), qui à plusieurs reprise à étudier la persistance des rythmes biologique en cas de claustration en milieu dépourvu d'informations temporelles ( des bunkers ou, des grottes pour Michel Siffre car il est spéléologue ). Les sujets choisissent donc l'heure de leur repas, leur période d'éclairage, et leur temps consacré au sommeil. Et des chercheurs notent l'heure réelle de tous ces évènements. Voici les résultats de Michel Siffre : 
Chronobiologie et rythmes circadiens : La chronobiologie est l'étude des rythmes biologiques auxquels sont soumis les êtres vivants. Les différents pics et creux de ces rythmes ne sont pas distribués au hasard, mais relèvent d'une véritable programmation dans le temps des nombreuses activités: métaboliques, nerveuses, endocriniennes... permettant un ajustement de l'organisme au mode de vie. Cette adaptation n'est pas individuelle, mais spécifique de l'espèce. Ainsi l'humain, homo sapiens, est un "animal" à activité diurne, et tous ses rythmes biologiques, son organisation temporelle, répondent à la nécessité de faire face, physiquement et intellectuellement, à son activité diurne. Ainsi les performances du système nerveux attention, coordination motrice, mémoire), la force musculaire, la fréquence cardiaque et respiratoire atteignent leur maximum au cours de la journée. Par contre, d'autres variations biologiques, comme le taux de lymphocytes, cellules blanches du sang qui participent à la défense anti-infectieuse de l'organisme, sont au maximum au milieu de la nuit.Un exemple frappant de cette adaptation biologique quotidienne est celui des sécrétions hormonales: l'hormone corticotrope, ou ACTH, a son pic de sécrétion maximum au milieu de la nuit. Elle induit la sécrétion d'hormones telles que la cortisone ou le cortisol, qui ont pour effet d'augmenter les taux sanguins de protéines, lipides, glucides et sels minéraux pour les besoins d'un organisme en activité. Or, les pics sanguins maximum de cortisol se situent au moment de l'éveil. Il y a donc cohérence biologique, le pic d'ACTH se situant avant celui du cortisol, lui-même se situant avant le pic des performances musculaires, nerveuses, etc. de l'organisme. Il y a donc bien pré-adaptation. Cette notion d'organisation temporelle a une réelle importance, non seulement théorique, mais aussi pratique. Les accidents de voiture ou d'avion dus à une "erreur humaine" se produisent souvent vers deux ou trois heures du matin, heures où les potentialités physiques, psychiques et intellectuelles des humains sont au plus bas. C'est le moment où les réponses, les réflexes sont les plus lents et les moins adéquats. Le chronobiologiste américain Charles Ehret de Chicago a même rapporté que la gravité de l'accident à l'usine nucléaire de Three-Mile-Island était en grande partie due au fait que la centrale s'était emballée à trois heures du matin. Les ingénieurs et techniciens de garde ont été incapables de prendre en temps voulu les décisions qui s'imposaient. Autre utilité pratique essentielle de cette chronobiologie: notre organisme ne réagit pas de la même façon aux médicaments selon l'heure où ils sont ingérés. Pour certaines thérapeutiques hormonales, comme la stimulation du cortisol par l'ACTH la même dose peut être strictement inefficace à six heures du soir et parfaitement adaptée à sept heures du matin. Autre exemple : la stimulation hypophyso-ovarienne par la LH-RH n'a aucune efficacité en perfusion continue, même à très fortes doses, et ne marche que si l'on effectue une stimulation de quelques minutes toutes les heures. Cette découverte, utilisée maintenant dans le traitement de certaines stérilités, prouve bien que les effets qualitatifs et quantitatifs d'un traitement hormonal dépendent plus du rythme de sa biodisponibilité que de la dose théoriquement utile. De plus pour expliquer ces faits d'expérimentation, il semble que l'on ne puisse parler d'une horloge biologique unique des rythmes circadiens. Il existe vraisemblablement qu’il y ait non pas une, mais deux horloges principales appelées par les chercheurs "oscillateurs". Un oscillateur fort, ainsi nommé car il est peu dépendant de l'environnement et des donneurs de temps. De lui dépendrait la modulation des rythmes de température, de la sécrétion du cortisol, et aussi, vraisemblablement, du sommeil paradoxal. Comme ces rythmes sont peu soumis aux modifications de l'environnement, on dit qu'ils ont un caractère endogène prépondérant. Ils seront donc très stables en l'absence de donneurs de temps, ce que nous avons vu plus haut. Par contre, du fait de ce caractère endogène prépondérant, ils opposeront une inertie importante aux changements extérieurs. Ainsi, en cas de vol transméridien, de nouveaux horaires de travail, de décalage horaire saisonnier, l'organisme mettra souvent plusieurs semaines pour s'adapter. C'est ce que l'on appelle désynchronisation externe, entre le rythme biologique profond et les donneurs de temps extérieurs. Un oscillateur faible, beaucoup plus sensible aux signaux des donneurs de temps et qui se dérègle plus vite en leur absence. Il synchronise nos rythmes de veille sommeil et probablement certaines de nos sécrétions très dépendantes du sommeil, telles que les sécrétions de prolactine et d'hormone de croissance. Cet oscillateur a une inertie faible et s'adapte vite aux modifications brutales de l'environnement. En cas de vol transatlantique par exemple, nous dormirons la nuit et nous éveillerons le jour en très peu de temps. Pourtant, nos rythmes profonds de température resteront, eux, bien plus long temps perturbés. C'est ce que l'on appelle les altérations de phase d'origine externe. 
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