LES RYTHMES BIOLOGIQUES

La rythmicité est une des propriétés fondamentales de la matière vivante. Des variations périodiques circadiennes gouvernent les fonctions de tous les êtres vivants. Toutes nos activités métaboliques, physiologiques et psychologiques ont des rythmes circadiens. Ces activités passent, chaque 24 h, par un sommet et un creux. Ces pics ne surviennent pas au hasard et répondent à une structure temporelle. La chronobiologie est l'étude de la structure temporelle des organismes, caractérisée par les rythmes biologiques.

Un rythme biologique est défini par :

• sa période, soit l'intervalle de temps séparant la survenue de deux phénomènes identiques
• le maximum (acrophase) et le minimum (bathyphase) de sa valeur, soit son amplitude
• le niveau moyen de sa valeur
• sa phase par rapport à un temps de référence.

La période (ou son inverse, la fréquence) permet de classer les rythmes en rythmes : 

• Ultradiens (période de moins de 24 heures)
  Le sommeil paradoxal survient toutes les 90 minutes chez l'homme.
• Circadiens (période d'environ 24 heures)
  Alternance veille-sommeil, température centrale, métabolisme de base
• Infradiens (période de plus de 24 heures)
  Menstruation, naissance

On distingue également : les rythmes à haute fréquence (EEG, fréquence cardiaque, fréquence respiratoire) - les rythmes à moyenne fréquence (vigilance, température centrale ) - les rythmes à basse fréquence (menstruation, naissance ).

La chronobiologie introduit en biologie une dimension temporelle. Elle donne une réponse à la question QUAND ? En effet, dans leur milieu naturel, les animaux doivent faire face :

• aux événements prévisibles, liés aux variations nycthémérales et saisonnières de leur environnement
• aux événements imprévisibles ou "accidents".

Des rythmes circadiens permettent à l'organisme de prévoir, donc de répondre par anticipation aux variations périodiques de l'environnement et d'assurer ainsi une relative constance du milieu intérieur (homéostasie prédictive).

La régulation du milieu intérieur ou homéostasie réactive varie donc elle-même de façon régulière et prévisible et il n'y a pas une mais des homéostasies qui diffèrent suivant les heures (rythmes circadiens), suivant les jours (rythmes circamensuels) et suivant les mois (rythmes circannuels).

Un des aspects très important de la valeur adaptative des rythmes circadiens est qu'une cellule ne pouvant tout faire en même temps, ces réserves énergétiques étant limitées, l'existence d'une programmation dans le temps lui permet d'utiliser son énergie pour assurer certaines fonctions à certaines heures et d'autres fonctions à d'autres heures. De ce fait, les effets d'un médicament, d'un anesthésique ou d'un nutriment seront fonction du programme de la cellule : ce principe est à la base de la chronopharmacologie. Les effets d'un agent chimique varient donc en fonction du rythme circadien des systèmes cibles.

Les rythmes circadiens sont :

• de nature endogène
  En absence de synchroniseur externe, l'organisme adopte un rythme de vigilance différent de 24 heures (25 ± 2 h). Le rapport  sommeil / veille (8 h / 16 h) reste voisin d'un tiers. Les rapports avec la température centrale change peu : le sommeil coïncide avec le minimum thermique, l'éveil survient avec la remontée thermique. Après 2 à 3 semaines d'isolement total, certains sujets adoptent un rythme bicircadien (36 h d'éveil / 12 h de sommeil), soit sur 48 heures (avec un vécu subjectif de 24 h) sans changer le rythme de leur température centrale (25 h).  Il existe, en effet, chez l'homme 2 oscillateurs : un oscillateur pour la température centrale ou oscillateur fort et un oscillateur pour la vigilance ou oscillateur faible.
   
• déterminés génétiquement
  Chez des souris mutantes aveugles ayant un rythme de la vigilance dont la périodicité n'est pas synchrone de l'alternance lumière-obscurité, chaque souris a son rythme propre et le rythme de libération de la sérotonine cérébrale est directement lié à celui de l'éveil.
   
• doués d'une certaine plasticité
  Les rythmes circadiens peuvent modifier la valeur de leur période, de telle sorte qu'elle devienne exactement égale à 24 heures. Ils sont alors nycthéméraux (nycthémère = unité physiologique de temps d'une durée de 24 h comportant un jour et une nuit).