LES SYNCHRONISEURS EXTERNES

On appelle synchroniseur le facteur périodique qui modifie la période propre des rythmes circadiens. On appelle entraînement le phénomène par lequel la période d'un rythme biologique s'ajuste à celle d'un synchroniseur. On appelle rapport de phase, le délai qui sépare un événement dans la période du rythme du synchroniseur (ex : apparition ou disparition) et un événement dans la période du rythme circadien (ex : acrophase ou bathyphase).

• Pour la plupart des espèces végétales et animales, l'alternance lumière - obscurité joue le rôle de synchroniseur prépondérant. Chez le mammifère, les signaux lumineux perçus par la rétine sont interprétés par le noyau suprachiasmatique de l'hypothalamus. Les neurones du noyau suprachiasmatique reçoivent, en effet, des afférences directes et indirectes en provenance de la rétine. 20% des cellules ganglionnaires de la rétine projettent sur le noyau suprachiasmatique. Ce système rétino-suprachiasmatique est un système photique, sensible aux variations d'intensité lumineuse, distinct du système visuel classique. Le noyau suprachiasmatique garde une activité rythmique unitaire, même déconnecté du reste du cerveau : certains neurones sont actifs dès l'installation de la lumière (light-on cells), d'autres sont actifs à l'obscurité (light-off cells). Ces neurones sécrètent à l'éveil de l'arginine-vasopressine (AVP) à action éveillante et la nuit, le vasointestinal peptide à action hypnogène. Ces signaux sont transmis par le noyau suprachiasmatique à la glande pinéale qui, par l'intermédiaire de la sécrétion nocturne de mélatonine, informe l'organisme entier de la survenue de la nuit. La durée de la sécrétion de mélatonine entre le crépuscule et l'aube transmet l'information survenue et durée de la nuit, ou plutôt les durées respectives du jour et de la nuit, qui varient dans l'année entre les solstices d'hiver et d'été (calendrier). Le pic de mélatonine se situe, chez l'homme, entre 2 h et 5 h du matin.

Le noyau suprachiasmatique, horloge biologique interne, est sous contrôle des noyaux du raphé sérotoninergique. Le noyau suprachiasmatique est certainement aussi sous le contrôle de la mélatonine, sécrétée par la glande pinéale, du fait de la présence de nombreux récepteurs à la mélatonine sur ses neurones. La mélatonine peut donc agir sur l'activité circadienne du noyau suprachiasmatique. Ce système permet la synchronisation d'un grand nombre de fonctions physiologiques et comportementales avec le cycle jour-nuit. Il impose ses rythmes à toute notre physiologie: à notre activité comportementale (activité motrice, faim, soif, discrimination sensorielle), à notre thermorégulation, à la régulation de notre métabolisme de base, à nos sécrétions hormonales, à l'activité des récepteurs de nombreux neuromédiateurs et neuromodulateurs.

Les récepteurs du cortex antérieur de rat vis à vis de l'acétylcholine, des catécholamines, des opiacés suivent des rythmes circadiens : le nombre de sites de liaison varie rythmiquement. Ces rythmes sont contrôlés par le noyau suprachiasmatique, peuvent être déphasés par la manipulation des synchroniseurs et persistent en libre cours et pendant la privation de sommeil : ce sont donc bien des rythmes endogènes. L'existence de tels rythmes permet de comprendre comment certaines substances, dont la concentration plasmatique est maintenue constante, peuvent avoir des effets qui varient au cours des 24 heures. 

• Mais d'autres signaux périodiques de l'environnement peuvent également intervenir comme synchroniseurs: l'alternance bruit-silence, chaud-froid, activité-repos des autres individus de l'espèce. Chez l'homme, ce sont essentiellement les impératifs horaires de la vie sociale.

Plusieurs sujets, soumis à l'isolation temporelle, tendent à suivre un rythme unique, et non chacun leur rythme propre. Cette grande tendance à la synchronisation des individus traduit le caractère avant tout social de l'homme. Il en ressort que les personnes dont les contacts sociaux sont pauvres (hommes ou femmes seuls) peuvent avoir un certain degré de désorganisation de leur rythme veille-sommeil.