•           Notre mémoire c’est au moins la moitié de notre intelligence. Nous avons donc intérêt à ce qu’elle fonctionne bien.

               Lorsque nous sommes éveillés, les neurones du thalamus oscillent à 80 hz et entrainent les neurones des centres d’interprétation des sensations de la vue, de l’ouïe et du toucher, à une fréquence de 40 hz. Le thalamus recueille ces informations, les trie et en transmet une partie au « patron », le cortex préfrontal qui va faire la synthèse des situations avant de prendre des décisions.
              Nos sens fournissent donc tous les 1/40 ème de seconde de nombreuses informations multiples que notre cerveau interprète. La plupart sont effacées dans les secondes qui suivent. Mais beaucoup de ces informations sont stockées en mémoire à court terme, pour quelques minutes ou quelques heures, voire plus si elles sont liées à une émotion, ou si nous avons procédé à une répétition des informations, comme lorsque nous cherchons à retenir une leçon d’un cours.
              C’est ainsi que nous retenons (enfin presque toujours!), où nous avons garé notre voiture ou notre chariot dans le supermarché.    

               On ne connait pas bien le processus de cette mémoire à relativement court terme, dans laquelle les neurones qui représentent l’information retenue, sont liés entre eux, leurs connexions ayant été renforcées, mais étant encore peu stables et donc fragiles.
              En examinant à l'IRM fonctionnelle; le cerveau de volontaires pendant l'apprentissage, des chercheurs de l’Université de Caen ont constaté que l'activité de l'hippocampe, «  l’annuaire » de la mémoire, était plus forte lorsque l'on essayait de retenir un mot que lorsque l'on essayait de l’oublier.  L'hippocampe procéderait, lors de l'apprentissage, à une sélection des groupes de neurones associés aux informations que l'on veut retenir, qui recevraient ainsi une sorte de marquage, et il constituerait une « liste des adresses » des souvenirs, qui lui permettrait ensuite de renvoyer au cortex préfrontal les souvenirs qu’il veut revoir.
              Mais il est certain que le nombre de souvenirs importants est infime vis à vis de tout ce que nous avons recueilli comme informations dans une journée et ces souvenirs superflus encombreraient notre cerveau, ralentissant la remémoration des souvenirs importants..

              Ensuite intervient le sommeil, pendant lequel le thalamus n’oscille plus qu’à quelques hertz pendant le sommeil lent et à environ 35 hertz pendant le sommeil paradoxal.

               Lors de ce sommeil paradoxal, où le thalamus et les centres d’interprétation des sens fonctionnent presque normalement, mais sans connexion avec le cortex préfrontal, les souvenirs considérés comme inutiles, sont rappelées par l’hippocampe et de façon inconsciente, renvoyés pêle-mêle, en vrac, vers les centres d’interprétation des sensations sous forme de « sensations mentales inconscientes ».

    Le sommeil est indispensable à notre mémoire. (7)

              Les connexions entre les neurones correspondants sont éliminées. Bien entendu les circuits neuronaux restent. C’est simplement le fait qu’un potentiel d’action destiné à rassembler les éléments du souvenir, n’a plus d’action.
              Cela permet de rendre disponibles ces neurones pour le futur.
              De même nous avons des souvenirs qui sont nocifs pour l’équilibre du cerveau, des préoccupations obsédantes dont nous voudrions bien nous débarrasser, des problèmes que nous avons ressassées avant de nous endormir. Le cerveau ne peut les éliminer complètement, mais il essaie d’en diminuer l’importance. Il renvoie donc ces souvenirs avec ceux inutiles vers les centres d’interprétation. Les connexions ne seront pas éliminées, mais amoindries.

              Lorsque nous « encodons » de l'information dans notre cerveau, le souvenir correspondant doit être stabilisé et consolidé pour devenir durable.
             
    S'il n'est pas régulièrement réactivé, il aura tendance à s'altérer jusqu'à ne conserver qu'une ressemblance lointaine avec sa forme originelle. Le cerveau semble donc décider de ce qu’il doit garder en mémoire.

              A l’inverse de cet oubli des souvenirs inutiles ou nocifs, pour les souvenirs ou informations que nous voulons conserver et qui ont été étiquetées comme telles par l’hippocampe, notre cerveau émotionnel va, pendant notre sommeil à ondes lentes, les ré-évoquer plusieurs fois et en quelque sorte les faire circuler dans tous le cerveau émotionnel, dans ce que l’on appelle le « circuit de Papez ». (voir schéma ci-dessous). Les connexions entre neurones constituant un souvenir ou une connaissance se renforcent alors à chaque évocation, et le souvenir est alors renforcé à plus long terme.

    Le sommeil est indispensable à notre mémoire. (7)

              Les effets du sommeil sur la mémoire ne se limitent pas à la stabilisation des souvenirs. Au cours des dernières années, des études ont montré que le processus de remémorisation se produisant durant le sommeil, opère un tri qui nous conduit à ne retenir que les points importants ou les détails les plus marquants et classe nos souvenirs.
              Cette clarification, plus le fait que les souvenirs superflus ayant été éliminés le cerveau est plus apte à réfléchir, font que le lendemain nos connaissances apprises la veille, sont mieux connues et retenus.
              Par exemple, lorsqu'une photo contient à la fois des éléments reliés à des émotions vécues et des éléments non émotionnels, le sommeil peut sauvegarder les premiers, et laisser s'effacer l'arrière-plan moins pertinent. Il peut analyser des séries de souvenirs, découvrir les relations qui les unissent ou identifier ce qui fait leur importance, tandis que les détails superflus disparaissent. Il n'est pas impossible qu'il nous aide même à trouver un sens à ce que nous avons appris.
              Il vous est sûrement arrivé comme à moi, de vous réveiller vers 4h du matin, et de réfléchir, éveillé, à certains de vos problèmes…. et, miracle, la solution est tout à coup apparue, simple et claire.
              Les informations inutiles ayant été éliminées, les informations pertinentes ayant été rapprochées quand elles avaient une cohérence et des liens logiques, il en résulte des associations nouvelles qui ne pouvaient se produire auparavant.
              Et la créativité, c’est seulement le rapprochement d’idées, de données, que l’on ne faisait pas l’instant passé ou auquel d’autres n’ont pas pensé.

              Enfin dernier point, c’est le cervelet qui, avec l’aide du cortex frontal, enregistre et mémorise les modes opératoires des automatismes (parler, écrire, taper sur un clavier, jouer du piano, faire de la bicyclette, nager etc…).
              Pendant notre sommeil le cervelet « répète » les mécanismes correspondants appris la veille ou il y a peu de temps, afin de les renforcer. (voir mon article du 13 juin 2017
              Les chercheurs se sont aperçu par exemple que le cervelet d’un pianiste, pendant son sommeil, « répétait » le morceau appris la veille, et envoyait les ordres correspondants aux centres moteurs des doigts, des mains et des bras, et leur faisait faire les mouvements correspondants, mais de façon virtuelle, car les ordres étaient transmis à l’aire prémotrice qui prépare les mouvements, mais ne suivaient pas aux centres moteurs et doigts, mains et bras ne bougeaient pas. 

               En résumé, le cerveau, pendant notre sommeil, passe en revue les souvenirs récemment formés, en élimine une grande partie et pour ceux qu’il conserve, il les consolide et les classe de sorte qu'ils seront plus utiles le lendemain, plus résistants aux interférences dues à d'autres informations. 
             
    Le sommeil est donc indispensable pour que nous retenions ce qui s’est passé, mais aussi les connaissances que nous voulons acquérir, en fixant les connexions entre les neurones qui les constituent.
             
    Les biologistes estiment que, pour un jeune, pour être dans une configuration normale d’activité de son cerveau, il faut au minimum 8 heures de sommeil et de préférence 9 pour reposer l’organisme et permettre à la mémoire de se mettre à jour, et qu’au dessous de ces 8 heures, de façon répétée, les mécanismes de mémoire et d’attention ne sont plus suffisants pour permettre des études normales.

             Dans les prochains articles nous parlerons des rêves.

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  •           Maintenant que nous savons ce qu’est le sommeil et comment il survient, essayons de comprendre à quoi il sert.

              Le sommeil permet d’abord à l’organisme et plus particulièrement au cerveau, de se reposer, et de se régénérer.
             
    Pendant notre sommeil notre corps est au repos, et le cerveau aussi en partie et ils consomment moins d’énergie. La chaleur corporelle diminue, le rythme cardiaque et la pression sanguine diminues et le corps (et notamment le cerveau) consomment moins de glucose et d’oxygène.

              Il semble que cette diminution de la dépense énergétique serait en grande partie à une diminution de dopamine et d’acétylcholine.
              C’est aussi pendant le sommeil à ondes lentes que sont synthétisées les hormones de croissance.

              Le cerveau produit comme tout l’organisme des déchets, notamment des protéines. Pour s’en débarrasser le cerveau produit du liquide cérébrospinal (environ 0,5 litre par jour). Il pénètre entre les cellules gliales, aidé par des protéines qui agissent comme des pompes. Les neurones se débarrassent des déchets dans ce liquide interstitiel et ceux -ci sont entraînés jusqu’aux vaisseaux sanguins et seront ensuite détruits, notamment par les reins.

    Sans sommeil, nous ne pouvons vivre ! (6)

              Par ailleurs de nombreuses études ont montré que des durées de sommeil insuffisantes étaient nuisibles à la santé : le schéma ci-dessous l’explique :

    Sans sommeil, nous ne pouvons vivre ! (6)

              Chez une personne qui manque de sommeil l’estomac produit plus de ghréline, l’hormone qui stimule l’appétit et le tissus adipeux produit moins de leptine, l’hormone de la satiété. A moyen terme, cela favorise l’obésité.
              Le manque de sommeil altère aussi le métabolisme du glucose, ce qui est un facteur de risque de diabète.

    Sans sommeil, nous ne pouvons vivre ! (6)         
    Il apparaît de plus en plus que le sommeil , non seulement par sa durée, mais aussi par sa qualité, participe de façon importante aux rythmes et aux taux des sécrétions hormonales et à la régulation du système nerveux autonome , et par là contribue à l’apparition des pathologies qui modifient notre espérance de vie comme le diabète , l’hypertension artérielle , l’obésité , l’altération de la mémoire, la dépression...et toutes les régulations cérébrales qui peuvent accélérer ou ralentir le vieillissement.
              Une étude  a même mis en lumière un lien à long terme entre la longévité et un manque ou un excès chronique de sommeil (voir le graphique ci-dessus)

              On peut donner des explications plus détaillées des perturbations entraînées par le manque de sommeil.
              On note des effets sur les neuromédiateurs du cerveau :
                        - le taux de dopamine diminue, donc les capacités d’apprentissage et le circuit de récompense est moins actif ce qui diminue la motivation et dégrade l’humeur.
                        - l’acétylcholine, qui augmente la conduction nerveuse, est essentielle pour la commande de tous nos muscles, et qui participe à la lutte contre le vieillissement, voit son activité fortement diminuée.
                        - le GABA, qui est le neuromédiateur modérateur, participant à l’action régénératrice dans le cerveau et luttant contre le vieillissement, a son activité restreinte et son action calmante est perturbée.
                        - la production de sérotonine est également perturbée et donc notre humeur.

              Les effets sur les hormones sont importants, car l’hypophyse que commande l’hypothalamus voit ses modes d’actions très influencés par le sommeil. Or l’hypothalamus par son intermédiaire commande d’une part le système nerveux autonome (orthosympathique et parasympathique) et d’autre part toutes les glandes hormonales du corps.
              Habituellement pendant le sommeil, le système sympathique activateur  est mis au ralenti, tandis que le parasympathioque qui a un rôle de freinage est activé. Des sécrétions d’hormones sont liées à cet équilibre qui est perturbé si la quantité de sommeil diminue.
              Les hormones sympathiques (adrénaline, noradrénaline, oestradiol, hormones thyroïdiennes ..) se trouvent en excès par rapport aux hormones parasympathiques (mélatonine progestérone, testostérone, hormone de croissance...) et cela va perturber le métabolisme, l’immunité, et la qualité de vie d’une manière générale.
              La mélatonine a un rôle anti-oxydant et protecteur dans le cerveau et le manque de sommeil qui réduit sa sécrétion, va diminuer mémoire, attention et tout le rôle prévisionnel du cortex préfrontal.
              Le taux de cortisol augmente surtout le matin, ce qui diminue à la longue, les défenses immunitaires et accélère le vieillissement et favorise l’obésité et le diabète.
              Les sécrétions nocturnes d’hormones thyroïdiennes diminuent avec le manque de sommeil d’où en général une fatigue grandissante.
              Le pic nocturne d’hormone de croissance est réduit en deux petits pic, ce qui modifie la tolérance au glucose. et prédispose au diabète car  l’aptitude de l’organisme à métaboliser le glucose est diminuée; elle peut chuter de 40% chez les gens dormant moins de 6 heures par nuit, ce qui conduit à des symptômes correspondant aux premiers stades du diabète.

              Dans le prochain article je traiterai les effets du sommeil sur la mémoire et sur les souvenirs accumulés dans les journées de notre vie

     

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  •     Maintenant que nous connaissons les cycles du sommeil, je vais essayer de vous décrire de la façon la plus simple possible le système complexe de centres qui interviennent dans le sommeil et dans l’éveil, dans un équilibre délicat.
        Dans un premier schéma nous verrons les noms de ces centres et les neurotransmetteurs très différents qui interviennent. Mais ensuite nous n’entrerons pas dans le détail de l’intervention de ces neurotransmetteurs et nous ne désignerons plus les centres par leurs initiales.
        En effet le but de l’article n’est pas de retenir tous les détails de ce fonctionnement, mais de montrer l’équilibre général qui provoque éveil ou sommeil.

        Le système de l’éveil  est constitué de deux voies distinctes :
                  - Une première voie, en bleu sur le schéma, passe par le Thalamus et utilise l’acétylcholine comme médiateur. Le thalamus régule toutes nos sensations et notamment la vue et l’ouie.
                  - La seconde voie, en vert sur le schéma est constituée de plusieurs centres du tronc cérébral (TMN, ATV, RD, LC), utilisant des amines comme neurotransmetteurs et ils vont maintenir en fonctionnement  les centres du cortex qui “mesurent” l’état de nos muscles, et commandent nos mouvements (circuit flèches vertes vers le haut) et agissent même directement sur ceux ci (flèche verte vers le bas (moelle épinière);
        De plus le téléencéphale basal (TB) agit sur le cortex frontal, chef d’orchestre du cerveau.

    Qui nous tient éveillé et qui nous endort ?


        Les neurones à hypocrétine (découverts récemment en 1999), excitent les centres précédents pendant la veille (circuit rose), tandis que les noyaux suprachiasmiques, (notre horloge biologique dont j’ai parlé  dans l’article précédent), vont avoir tendance à sécréter de la mélanine pendant le sommeil. par un circuit  vosin du circuit rose, mais qui touche aussi les neurones de l’aire préoptique ventro-latérale (VLPO), laquelle va contribuer au sommeil comme on va le voir plus loin.
        Cette alternance (hypocrétine-mélanine), nous incline à rester éveillés le jour et à dormir la nuit.

        Etre éveillé ou dormir résulte d’un équilibre, comme celui d’une balance :
         Lorsque le centre VLPO est activé, il inhibe (en produisant du Gaba, qui entraine des signaux négatifs dans les axones), les quatre centres TMN, VTA, RD et LC, (circuit rouge-orange) qui sont actifs lors de la veille et le sujet s’endort.       
        Au contraire, à l’éveil, ce sont ces centres qui inhibent VPO. (circuit jaune).         
    Le cas des circuits LDT, PPT et TB est plus complexe; ils sont inhibés (circuit rouge-vif) au moment de l’endormissement et du sommeil profond, mais ont un rôle différent dans le sommeil paradoxal.
        Ceci est vrai de jour comme de nuit, et veiller ou dormir résulte de cet équilibre. (voir schéma).
        Une lésion du VPO entraine chez les malades une insomnie quasi permanente.

    Qui nous tient éveillé et qui nous endort ?


        Pendant le sommeil paradoxal, les centres PPT et LCT, qui activent le thalamus, sont déshinibés et le thalamus et les centres des sensations sont actifs, mais par contre le centre TB reste inhibé et la connexion avec le cortex frontal ne se fait pas.
        Le cerveau peut donc créer des "images et sensations mentales", mais le cortexpréfrontal n'est pas au courant de ces sensations.
        C’est le moment où le cerveau envoie des données vers les centres des sensations et notamment les centres visuels, données dont se débarrasse le cerveau et qui sont les éléments de base des rêves lorsque l’individu se réveille, car c’est alors le centre TB qui se desinhibe, ce qui permet au cortex frontal de refonctionner, étant sensible à nouveau aux sensations externes, mais n’étant pas encore capable de raisonnement cohérent, d’où le caractère incohérent des rêves (ja vais faire des articles à ce sujet).
        Pendant cette période, le centre LC (locus coerulus du tronc cérébral) n'est pas complètement inhibé. Les muscles ne répondent toujours pas, mais on constate des mouvements oculaires fréquents.

        Un cas très spécial est celui du somnambulisme où les centres du circuit d'éveil ne sont plus inhibés, de telle sorte que les sensations et les commandes musculaires fonctionnent, mais le centre du téléencéphale basal (TB) continue à inhiber le cortex, de telle sorte que l'on n'a pas conscience de ce que l'on fait et qu'on n'en garde aucun souvenir.

        Finalement il existe donc deux circuits neuronaux, l’un qui entraîne l’éveil, l’autre qui entraîne le sommeil et qui s’inhibent à tour de rôle, dans un équilibre complexe.

       Dans les prochains articles, nous allons essayer de savoir à quoi sert le sommeil, puis d'examiner comment se forment les rêves.

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  •            Nous passons environ le tiers de notre vie à dormir. Moi qui ai 86 ans, j'ai donc passé 29 ans à dormir ! Le sommeil fait partie de la vie de tous les vertébrés supérieurs. Sa suppression sur une période prolongée a des effets dramatiques sur l'équilibre physiologique de l'organisme. A l'extrême, on perd la raison et on meurt. Bref, dormir est presque aussi important que se nourrir ou respirer.

                Vous avez peut être appris en SVT que, dans les années  1950, les chercheurs ont constaté que le sommeil est loin d'être un phénomène unitaire, passif et dont la seule  finalité serait la récupération. (Voir aussi mon article précédent du 17 juin 2017).
               L'électroencéphalogramme de sujets dormant des nuits complètes révèle une alternance des différents stades de sommeil (quatre stades de niveaux différents) selon des cycles très réguliers. (voir la figure ci-dessous).

                Chaque soir, autour de la même heure, une sensation  de fatigue, de manque de concentration ou de froid nous incite à aller  nous coucher. Si nous allons au lit à ce moment, l'endormissement  est généralement rapide, soit moins de 10 minutes. 

                Nous descendons alors tous les stades du sommeil léger, du  stade 1, au stade 3 profond. Puis, le sommeil  redevient lent pour quelques minutes et soudainement survient une première courte période de sommeil  paradoxal de 5 à 10 minutes. Ceci termine le premier  cycle de notre nuit de sommeil. Selon les individus, de 80 à 120 se sont alors écoulées  depuis l’endormissement.
               Une nuit complète représente l'enchaînement de 4, 5 ou parfois 6 cycles de ce genre. À la fin de la période de sommeil paradoxal qui clôt chacun de ces cycles survient un moment où l'éveil est très facile et où l'on se réveille d'ailleurs très souvent.    
               Puis, on enchaîne avec un nouveau cycle. Durant le sommeil léger ou paradoxal, de brefs réveils de quelques secondes peuvents se produire. Nous ne gardons alors aucun souvenir de ces brefs éveils, qui durent généralement moins de trois minutes, et nous en profitons souvent simplement pour changer de position.
               Mais si vous réfléchissez trop à cet instant, si votre cerveau est trop stimulé, cela peut prendre plusieurs dizaines de minutes, voire un cycle complet avant que vous ne vous endormiez à nouveau. Ces éveils sont plus longs et plus fréquents après les deux premiers cycles de sommeil; le sommeil profond devient plus rare et le sommeil paradoxal plus long, la durée des périodes de sommeil paradoxal pouvant alors atteindre jusqu'à 30 à 50  minutes. Une période de sommeil léger + lent d'au moins 30 minutes semble toutefois nécessaire entre les périodes  de sommeil paradoxal, même en fin de nuit. 

               Si on analyse les caractéristiques de ces types de sommeil et de l'éveil, on note d'importantes  différences physiologiques un peu partout dans l’organisme.

                D’abord au plan des signaux électriques (schéma ci-dessous) : les ondes lentes et de grande amplitudes du sommeil profond sont très caractéristiques et les électroencéphalogrammes de l’éveil et du sommeil paradoxal se ressemblent.

               Si on examine les parties du cerveau impliquées par les ondes lentes, on constate qu’il s’agit principalement des zones concernée par la mémoire : gyrus préfrontal médian, hippocampe, précunéus et gyrus cingulaire postérieur pour les images mentales, cervelet pour la mémoire procédurale, et le pont cérébral concernant l’état de vigilance.

              Pour les bouffées d’activité des « fuseaux », il s’agit aussi des zones concernant la mémoire, mais aussi le thalamus, l’insula et le cortex sensitif, qui correspondent aux interprétations des sensations;
               Les rythmes lents de l'électroencéphalogramme (ou EEG) durant les premiers stades de sommeil indiquent que le cerveau semble au repos. Les muscles sont plus relâchés, et les rares mouvements ne servent qu'à ajuster la position du corps. Le métabolisme général de l'organisme diminue : température, consommation d'énergie, fréquence cardiaque, respiration, fonction rénale, tout cela ralentit conformément à la prépondérance du système parasympathique durant cette phase du sommeil.

               Le sommeil paradoxal est très différent : le schéma ci-dessous indique les centres dont l’activité augmente et ceux ou elle diminue, par rapport à l’éveil.


               Les centres dont l’activité augmente sont ceux concernés par les émotions et le traitement des images visuelles, Ceux qui sont inhibés sont le cortex préfrontal, les centres moteurs et le cortex pariétal associatif des différentes sensations. 
               
    Durant l'éveil, les sensations sont vives et proviennent de l'environnement extérieur. Elles sont également vives durant le sommeil paradoxal, mais générées intérieurement (images mentales). Quant au sommeil lent ou profond, les sensations sont absentes ou très atténuées.

               Quand on est éveillé, l'activité motrice est volontaire et  pratiquement continue. Durant le sommeil lent, elle est occasionnelle  et involontaire. Et lors du sommeil paradoxal, elle est inexistante  (sauf pour les mouvements oculaires rapides). En réalité,  les mouvements sont commandés par le cerveau mais  sont bloqués et non réalisés, d'où une  atonie musculaire généralisée.
               Pendant le sommeil paradoxal,la consommation d'oxygène du cerveau, qui reflète sa consommation d'énergie, est très élevée, et même supérieure à celle du même cerveau éveillé qui réfléchit à un problème cognitif complexe.
               La température interne  du corps n'est plus bien régulée et tend à glisser  vers la température de la pièce.
               Il y a perte presque totale de tonus musculaire et nous sommes littéralement paralysés durant nos rêves ! Nos muscles respiratoires et cardiaques assurent toutefois les « services essentiels vitaux» et nos muscles oculairesdemeurent actifs en produisant les fameux mouvements oculaires rapides.  
               Le contact avec le cortex préfrontal est coupé et nous n’avons pas conscience de toute cette activité.

                Dans les prochains articles, j'examinerai de façon détaillée ce qui se passe dans certains centres du cerveau, afin de pouvoir comprendre succinctement quelle est l'origine de nos rêves et donc leur signification et le rôle du sommeil dans la régénération de l’organisme et de la consolidation de la mémoire..

     

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  •           Nous avons vu hier que le temps de notre vie était réglé par une « horloge circadienne » centrale et des horloges secondaires, situées dans divers organes du corps.
              Si on enferme quelqu’un dans l’obscurité ses habitudes “nuit / jour” se décalent peu à peu : le rythme est plus près de 25 heures que de 24. Cela ne se produit pas dans la vie normale parce que nos horloges sont recalées sur 24 heures par la lumière du jour, suivie de la nuit sans lumière.

     Comment ces horloges fonctionnent elles ?
     

               Dans les années 90, les progrès de la biologie moléculaire et de la génétique ont permis de mieux comprendre le mécanisme de ces horloges circadiennes. Ces cellules contiennent des gènes qui s’expriment tous les jours, leur ADN codant un ARN messager qui va engendrer la production d’acides aminés puis de protéines.
              L’expression de ces gènes et la synthèse des protéines qu'ils codent varient en fonction du temps selon une période de 24 heures : les protéines d'horloge présentent leur pic de concentration à des moments précis de la journée et elles activent ou inhibent les gènes contrôlés par l'horloge, ce qui constitue une boucle de rétroaction, et stabilise ce processus
              Des analyses ont montré que l'expression des gènes suit un rythme non seulement dans les cellules de l'horloge centrale du cerveau, mais aussi dans la plupart des organes périphériques, c’est à dire qu'il existe une horloge centrale, mais aussi de nombreuses horloges dites secondaires.
              Ainsi, la production et la libération de neurotransmetteurs dans le cerveau ou le métabolisme des sucres dans le foie, d’insuline dans le pancréas ou de leptine par les graisses et, plus généralement, toutes les fonctions de tous les organes sont coordonnées pour être synchronisées avec l'alternance cyclique du jour et de la nuit.

     Quelle est l’horloge centrale ? (schéma ci-dessous)

               Au début des années 1970, on observa qu'une destruction des “noyaux suprachiasmatiques” de l'hypothalamus, (ce nom parce qu’ils sont situés juste au-dessus de l'endroit où les nerfs optiques se croisent), perturbe, chez l'animal, les rythmes tant comportementaux (veille- sommeil) qu'hormonaux (la reproduction).

    Nos horloges circadiennes

              Des expériences réalisées sur des cellules isolées ont montré que chaque neurone de ces noyaux suprachiasmatiques est capable de produire et d'entretenir une oscillation circadienne : chacun d'eux est une cellule-horloge autonome, un “pacemaker circadien”.
              On a identifié vers l’an 2000 dans la rétine de l’oeil un pigment activé par la lumière, la “mélanopsine” qui active des neurones qui transmettent leur information aux neurones des centres suprachiasmiques, l’horloge centrale et la recalent sur le jour. Cette horloge transmet ensuite l'information aux horloges secondaires.
              Quand vient l’obscurité, cette horloge émet, comme on l’a vu hier, de la “mélatonine”, produite par la glande pinéale,  qui recalera les horloges secondaires sur la nuit et provoquera le sommeil.

               Comment se fait la synchronisation de toutes ces horloges : d’abord par des signaux entre neurones transmis par le système nerveux végétatif : systhème orthosympathique quand il faut accélérer et parasympatique quand il faut ralentir.
              Un autre mode de synchronisation met en jeu des hormones qui diffusent dans tout l’organisme et agissent sur les neurones qui possèdent des récepteurs appropriés.

               Durant l'année, les conditions de vie sont plus ou moins favorables en termes de température, de lumière, de nourriture disponible. La physiologie de la plupart des espèces est adaptée à ces contraintes environnementales. Certains animaux migrent, d'autres hibernent, pour d'autres encore l'activité métabolique change. L’activité de reproduction est généralement limitée au printemps, la période de l'année la plus favorable à la survie des petits.
             Ces phénomènes adaptatifs nécessitent que les organismes soient capables de détecter et de traduire les variations environnementales en informations nerveuses et moléculaires.
             
    La durée d'éclairement quotidienne change de façon régulière et reproductible au cours d'une année, et c'est le principal facteur environnemental utilisé pour synchroniser les fonctions biologiques avec les saisons. Ainsi une photopériode courte signale l'hiver et une photopériode longue correspond à l'été. 

     Le prochain article sur ce sujet concernera le sommeil et ses phases.

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