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

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Classification

Pour citer cet article

Catherine BLAIS, René LAFONT, Bernard MILLET et Alain REINBERG. RYTHMES BIOLOGIQUES ou BIORYTHMES [en ligne]. In Encyclopædia Universalis. Disponible sur : (consulté le )

BLAIS, C., LAFONT, R., MILLET, B. & REINBERG, A.. RYTHMES BIOLOGIQUES ou BIORYTHMES. Encyclopædia Universalis. (consulté le )

BLAIS, Catherine, LAFONT, René, MILLET, Bernard et REINBERG, Alain. « RYTHMES BIOLOGIQUES ou BIORYTHMES ». Encyclopædia Universalis. Consulté le .

BLAIS, Catherine, LAFONT, René, MILLET, Bernard, et REINBERG, Alain. « RYTHMES BIOLOGIQUES ou BIORYTHMES ». Encyclopædia Universalis [en ligne], (consulté le )

Médias

Rythme biologique : définition des paramètres - crédits : Encyclopædia Universalis France — Rythme biologique : définition des paramètres

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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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