RYTHMES BIOLOGIQUES ou BIORYTHMES

Totes les activités des êtres vivants se déroulent de façon périodique, en suivant des rythmes observables et mesurables. L'alternance quotidienne veille-sommeil, la reproduction saisonnière des végétaux (floraison) et des animaux, les migrations des oiseaux en sont des exemples évidents. Ces activités suivent les variations périodiques de l'environnement, l'alternance jour-nuit quotidienne, la succession des saisons au cours de l'année solaire. Déjà les Anciens avaient observé ces phénomènes biopériodiques, Hippocrate avait noté les variations saisonnières des maladies, Aristote et Pline avaient rapporté l'existence de rythmes chez les animaux marins. Les philosophes orientaux représentaient le temps comme un mouvement périodique, hélicoïdal, et les médecines traditionnelles chinoises et indiennes admettaient que les fonctions humaines variaient de façon rythmique. L'étude descriptive et expérimentale des rythmes biologiques n'a pu se faire que lorsque des instruments de mesure fiables ont pu être utilisés, et en particulier des horloges précises. C'est en Europe au xviii^e siècle que les premières expérimentations ont été menées, sur des végétaux. L'étude des mécanismes ne débuta que vers les années 1930. En croisant des mutants de haricot dont les rythmes de mouvement foliaire différaient, E. Bünning suggéra en 1935 que la rythmicité avait une origine génétique. Lui-même et C. Pittendrigh apportèrent les arguments expérimentaux appuyant l'hypothèse de l'existence d'une horloge biologique, qui permet à l'organisme de mesurer le temps, hypothèse émise dès le xix^e siècle. Les rythmes de l'homme et des animaux ont aussi intéressé au xix^e siècle plusieurs chercheurs. J. J. Virey, en 1814, suggéra que l'effet des médicaments varie en fonction du moment de leur administration dans la journée. Cela constituait le premier travail de chronopharmacologie.

Caractérisation et propriétés fondamentales des rythmes biologiques

Si l'alternance veille-sommeil qui rythme nos jours est facilement observable, l'évolution dans le temps de nos différentes activités métaboliques nécessite des mesures précises et régulières. L'analyse au cours d'une journée de plusieurs paramètres physiologiques chez l'homme met en évidence des fluctuations de leurs valeurs, avec des maximums qui ne se situent pas au même moment pour tous les paramètres. Cela reflète la complexité de l'organisation temporelle du fonctionnement d'un organisme. La description précise des faits expérimentaux passe par la définition de critères adéquats, qui nécessitent une méthodologie appropriée et une nomenclature adaptée.

Paramètres fondamentaux

Rythme biologique : définition des paramètres - crédits : Encyclopædia Universalis France — Rythme biologique : définition des paramètres
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Un rythme est une variation régulière et prévisible qui peut être assimilée approximativement à une fonction périodique simple, décrite et quantifiée par plusieurs paramètres (fig. 1) :

– La période τ est l'intervalle de temps qui sépare deux aspects identiques du phénomène. L'inverse de la période est la fréquence f = 1/τ.

– L'amplitude A se définit comme la moitié de la différence entre la valeur maximale et la valeur minimale prises par la variable au cours d'une oscillation.

– La phase ϕ permet de situer la position de la variable dans le cycle par rapport à une origine de référence. Celle-ci peut être soit un repère temporel extérieur, soit un point remarquable du cycle (correspondant, par exemple, à un maximum ou à un minimum). L'acrophase (ou sommet ou pic ou zénith) correspond à l'emplacement de la valeur maximale de la variable dans l'échelle de temps. Le minimum est appelé bathyphase (ou creux ou nadir).

Le déplacement d'un rythme dans le temps est appelé déphasage ; il peut être exprimé en temps réel ou en degrés (1 cycle = 360[...]

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Écrit par

Catherine BLAIS : maître de conférences à l'École normale supérieure
René LAFONT : professeur des Universités
Bernard MILLET : docteur ès sciences, professeur à l'université de Franche-Comté, Besançon
Alain REINBERG : docteur ès sciences, docteur en médecine, ancien directeur de recherche au C.N.R.S., directeur de recherche de l'unité de chronobiologie de la fondation A. de Rothschild

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Rythmes circadiens en conditions de libre cours. - crédits : Encyclopædia Universalis France — Rythmes circadiens en conditions de libre cours.

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Drosophile : rythmes circadiens d'éclosion - crédits : Encyclopædia Universalis France — Drosophile : rythmes circadiens d'éclosion

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