- 1. Caractérisation et propriétés fondamentales des rythmes biologiques
- 2. Les rythmes animaux et l'adaptation de l'organisme au milieu
- 3. Les horloges biologiques et les mécanismes de l'organisation temporelle des animaux
- 4. Les rythmes biologiques chez les végétaux
- 5. Chronobiologie appliquée à la biologie humaine et à la médecine
- 6. Bibliographie
RYTHMES BIOLOGIQUES ou BIORYTHMES
Les horloges biologiques et les mécanismes de l'organisation temporelle des animaux
Les horloges circadiennes
La rythmicité des animaux, en particulier circadienne, repose sur le jeu de mécanismes physiologiques que l'on désigne globalement sous le nom d'horloge interne ou d' horloge biologique, qui permet de mesurer le temps et de donner l'heure. Oscillateur ou pacemaker sont utilisés comme synonymes. Cette horloge doit manifester certaines propriétés, à savoir : osciller sans recevoir d'information ni de signal extérieur ; conserver cette périodicité de façon stable et indépendante de la température ; être remise à l'heure et ajustée par des facteurs de l'environnement. Cette dernière propriété implique l'existence de voies d'entraînement, transmettant les signaux de l'environnement à l'horloge pour sa synchronisation. Dans la majorité des systèmes circadiens, une voie d'entrée d'entraînement par la lumière existe, dans la mesure où le cycle lumière-obscurité a un rôle synchronisateur dominant. Des voies de sortie doivent également être présentes, permettant à l'horloge d'exercer son contrôle rythmique au niveau physiologique et comportemental. Étant donné la diversité des pigments photosensibles, des mécanismes de phototransduction et des types de cellules photoréceptrices, l'entraînement par la lumière est très nettement différent d'un organisme à l'autre. La diversité est encore plus grande au niveau des voies de sortie ; on peut supposer que des centaines de voies différentes régulées par l'horloge existent, assurant aussi bien le contrôle de la photosynthèse chez les plantes que celui des rythmes physiologiques et comportementaux des animaux. Il est clair que les voies d'entrée et de sortie de l'horloge biologique sont spécifiques de chaque organisme, de chaque système. L'horloge qui gouverne la rythmicité circadienne a été la plus étudiée ; jusqu'à présent, la compréhension de ces différents niveaux n'est complète pour aucun modèle expérimental (cf. horloges biologiques).
Mesure photopériodique du temps
Les rythmes annuels de reproduction, d'hibernation des mammifères, de migration des oiseaux et la diapause des insectes sont régulés par le photopériodisme naturel. L'hypothèse initiale de Bünning (1936), relayée par les travaux de plusieurs auteurs, a conduit à la notion de mesure photopériodique du temps, c'est-à-dire à la capacité pour une espèce de faire la discrimination entre des jours courts et des jours longs ou entre des nuits courtes et des nuits longues. De manière conceptuelle, la réponse photopériodique résulte d'un processus en quatre étapes impliquant : un transducteur de l'information lumineuse apportée par le cycle photopériodique ; une horloge pour la mesure du temps photopériodique ; éventuellement un compteur qui accumule l'information sur la longueur du jour ou de la nuit dans les cycles lumière-obscurité successifs jusqu'à un total requis ; un effecteur physiologique.
Modèles
Différents modèles analogiques ont été proposés pour tenter de comprendre les mécanismes sous-jacents. Ils sont fondés sur deux types principaux : sablier (mécanisme non circadien) ou pendule impliquant le système circadien.
Dans un mécanisme de type sablier, l'organisme mesure la durée totale de la période de lumière ou d'obscurité. Ce donneur de temps s'arrête après un cycle de mesure et doit être réactivé chaque jour par la lumière ; il cesse de fonctionner en conditions constantes. La réponse photopériodique dépend de la durée de la phase claire ou de la phase obscure du cycle journalier, elle doit atteindre une certaine valeur critique pour être efficace. Ce modèle permet d'expliquer les réponses photopériodiques des lézards et de certains insectes pour leur[...]
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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
Classification
Médias
Rythme biologique : définition des paramètres
Encyclopædia Universalis France
Rythmes circadiens en conditions de libre cours.
Encyclopædia Universalis France
Drosophile : rythmes circadiens d'éclosion
Encyclopædia Universalis France
Autres références
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BIOCÉNOSES
- Écrit par Paul DUVIGNEAUD , Maxime LAMOTTE , Didier LAVERGNE et Jean-Marie PÉRÈS
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...chimiques restent constants dans le temps. L'alternance du jour et de la nuit introduit ainsi dans la vie des végétaux, et même dans celle des animaux, un rythme dont l'importance est essentielle. La succession des saisons entraîne également des variations considérables de la température, de la luminosité,... -
COMPORTEMENT ANIMAL - Fondements du comportement
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Beaucoup d'animaux ont unrythme biologique dit circadien, c'est-à-dire des comportements (veille-sommeil notamment) qui reviennent avec une périodicité d'environ vingt-quatre heures. On distingue souvent les animaux diurnes (actifs le jour et dormant la nuit) des animaux nocturnes (comportements inverses).... -
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