L être humain, un être rythmique

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2 L être humain, un être rythmique Valérie Simonneaux Valérie Simonneaux Institut des Neurosciences Cellulaires et Intégratives CNRS, Strasbourg

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4 The world is cyclic Nuit Jour

5 Rythmes Journaliers cycle veille - sommeil horloge biologique (circadienne) synchroniseurs

6 Le rythme circadien d abord découvert chez une plante (1729) Sensitive Rythmicité «endogène» en absence de lumière

7 Mise en évidence d un rythme circadien chez le rongeur Actogramme (rythme d activité de roue) 0 h 24 h cycle lumière/ obscurité 24h rythme journalier période = 24h obscurité constante rythme circadien période = 23,7h circa (autour) dies (jour) 0 Temps (h) 24

8 Tous les êtres vivants expriment des rythmes circadiens

9 Preuve de l existence d un système circadien chez l'homme Michel Siffre (1964) a vécu seul dans une caverne souterraine pendant deux mois.

10 Persistance d un rythme veille/sommeil dans la grotte Décalage par rapport au cycle lumière/obscurité à l extérieur hors bunker dan jours hors ns bunker bunker r

11 La majorité des grandes fonctions biologiques et les sécrétions hormonales expriment un rythme circadien (persistant sans synchroniseur) Sommeil Sommeil

12 Mais EGALEMENT les fonctions cognitives Vigilance Sommeil Performance Sommeil

13 La rythmicité circadienne dépend d une petite structure dans l hypothalamus suprachiasmatic nucleus OC

14 La rythmicité circadienne des cellules des NSC repose sur fonctionnement moléculaire neurone du NSC noyau suprachiasmatique chiasma optique + AVP DBP Clock Genes Clock/Bmal1 Clock Output Genes Per1-3 Cry1-2 ~ 24h - synchroniseur = 24h

15 La lumière est capable de remettre à l heure le rythme circadien de sommeil Autres synchroniseurs: - la mélatonine - l heure des repas - l exercice -

16 L activité circadienne des NSC est essentielle pour l organisation temporelle d un individu MAIS chaque organisme est «multi-horloge» d autres structures contiennent «des horloges secondaires»

17 Oscillations de gènes d horloge dans plusieurs structures centrales mais aussi périphériques Luciferase bioluminesc cence (cps) NSC Temps (jours) PER2-Luciferase e Bioluminescence (c cps) foie jours jours rein

18 Le corps est un orchestre circadien Foie Poumon Cœur Rein Muscle Pancréas SCN Cortex Hipp Pinéale

19 Importance de la synchronisation de l'organisation circadienne synchronisation désynchronisation

20 Désorganisation des rythmes circadiens Décalage horaire: il résulte d un voyage transméridien; il induit une perte temporaire de la synchronisation entre les rythmes des horloges endogènes (lieu de départ) et l environnement (lieu d arrivée)

21 Désorganisation des rythmes circadiens Travail posté (horaires atypiques): il résulte de décalages fréquents entre l environnement extérieur (cycle jour/nuit) et les heures de travail (activité à contre-horloge)

22 Modélisation du travail décalé chez la souris Le rythme d expression des gènes «horloge» est altéré dans les NSC Controle Horaires décalés Controle Horaires décalés Mais aussi dans les organes périphériques tel que le foie

23 Les rythmes hormonaux sont perturbés Controle Horaires décalés Corticostérone Mélatonine

24 Les souris présentent des troubles métaboliques Controle Horaires décalés injection pyruvate Métabolisme du glucose et rythme des triglycérides modifiés Les souris nourries le jour grossissent plus que les souris nourries pendant la nuit

25 Le travail posté chez l humain Suivi du sommeil Contrôle Travail posté Sommeil Sommeil Sommeil

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27 Augmentation de la prévalence d obésité Prise de poids (kg) St. Luke s/roosevelt Hospital Center travail de jour travail décalé IMC Hôpital de Colmar

28 Diminution de la vigilance = Augmentation des accidents

29 Activité des médicaments en fonction du cycle journalier: Chronothérapie Sécrétion d acide gastrique Mobilité intestinale Variations journalières des fonctions impliquées dans le métabolisme des drogues Les concentrations dans le sang de théophylline (anti-asthme) varient différemment selon le moment d administration dans la journée

30 La rythmicité journalière Une fonction fondamentale chez tous les êtres vivants La plupart des fonctions biologiques ont un rythme journalier Les rythmes dépendent d une horloge biologique localisée dans les NSC L horloge circadienne est remise à l heure chaque jour par des synchroniseurs Perturbation des rythmes circadiens Perturbation du rythme de sommeil Problèmes métaboliques/cardiovasculaires Troubles de la vigilance Problèmes de chronothérapie

31 Vivre et travailler avec son horloge pas contre elle