4 Chronobiologie et rythme travail/repos
Comprendre
La plupart des activités métaboliques, physiologiques et psychologiques de l’organisme sont basées sur des rythmes circadiens, c’est-à-dire sur des rythmes biologiques dont la durée est d’environ 24 heures. Durant cette période de 24 heures, les activités concernées par ces cycles passent par différentes phases avec des pics et des creux ne survenant pas au hasard. Ils répondent à une structure temporelle.
Définitions
Un rythme biologique est défini par trois éléments : la période, l’amplitude et le niveau moyen.
La température corporelle en situation physiologique a une période de 24 heures, son amplitude est de 1 °C au maximum avec une bathyphase à 36,4 °C et une acrophase à 37,4 °C. Son niveau moyen est de 36,9 °C.
Selon la période, on identifie :
Le sommeil paradoxal
Exemples :
Chez la femme, les menstruations surviennent tous les 28 jours.Selon la fréquence, on distingue :
les rythmes à haute fréquence qui se définissent par une répétition du phénomène d’un temps de l’ordre de la seconde, minute, heure ou quelques heures ;
La fréquence cardiaque a un rythme de 60 à 80 battements par minute pour un adulte.
Le rythme de l’alternance veille/sommeil
De la puberté jusqu’à la ménopause, les menstruations se reproduisent tous les 28 jours.Chronophysiologie
La chronobiologie introduit en biologie une dimension temporelle. Elle donne une réponse à la question du « quand ? ».
Les rythmes circadiens permettent à l’organisme de prévoir et donc de répondre par anticipation aux variations périodiques de l’environnement, et, ainsi d’assurer une relative constance du milieu intérieur (homéostasie prédictive).
La régulation du milieu intérieur, ou homéostasie réactive, varie de façon régulière et prévisible. Il existe différents types d’homéostasie, suivant les heures (rythmes circadiens), suivant les jours (rythmes circamensuels) et suivant les mois (rythmes circannuels).
Un des aspects essentiels de la valeur adaptative des rythmes circadiens est qu’une cellule ne peut tout faire en même temps, ses 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.
Le fonctionnement rythmique des glandes surrénales avec la sécrétion du cortisol
Le cortisol est une hormone produite par les glandes surrénales, glandes qui coiffent la partie supérieure de chaque rein. Plus précisément, le cortisol est produit par l’enveloppe ou partie externe de cette glande appelée la corticosurrénale.
Figure 4.2 Variations circadiennes des concentrations plasmatiques de la mélatonine et du cortisol
| La production de cortisol est caractérisée par : | |
| – un pic en début de matinée aux environs de 8 heures, | – une période de sécrétion minimale autour de minuit, |
| – une diminution progressive jusqu’au soir, | – une élévation rapide dans la seconde partie de la nuit. |
Le cortisol est hyperglycémiant et provoque un catabolisme protidique musculaire et osseux. Sa production est sous la dépendance de l’hypothalamus, mais aussi sous influence de l’environnement et des rythmes journaliers.
La mélatonine, souvent dénommée hormone du sommeil, est surtout connue comme étant l’hormone centrale de régulation des rythmes chronobiologiques. Cette neurohormone, synthétisée à partir de la sérotonine, est sécrétée dans le cerveau par la glande pinéale en réponse à l’absence de lumière.
Le rythme du sommeil
Le sommeil se caractérise par la succession de cycles d’une durée déterminée qui est d’environ une heure trente. Chaque cycle se compose de deux types de sommeil, le sommeil à ondes lentes et le sommeil paradoxal.
Le sommeil à ondes lentes représente environ 80 % du sommeil. Son but est de favoriser l’endormissement en bloquant les messages sensoriels externes. Il se répartit en 4 phases :
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