Informations et conseils du Dr Boivin

Un peu d'histoire

Certaines des premières publications démontrant l'existence de rythmes circadiens proviennent d'études sur les plantes. En 1729, le scientifique Jean-Jacques d'Ortous de Mairan a mené une expérience toute simple : en gardant une plante dans l'obscurité, il a noté que l'ouverture et la fermeture des feuilles, changements caractéristiques survenant le jour et la nuit, étaient observées même si la plante n'était pas exposée au soleil.

Avant cette expérience, on pensait que c'était les variations de lumière et d'obscurité de l'environnement qui engendraient ces effets. Toutefois, cette expérience démontre qu'un facteur autre que l'environnement de la plante, possiblement un élément interne, pourrait expliquer ce phénomène.

Des rythmes de 24 heures

Le mot circadien provient des termes latins, circa (environ) et dies (journée). Aujourd'hui, le terme est utilisé pour qualifier les évènements biologiques qui ont lieu de façon périodique approximativement toutes les 24 heures.

Les premières études ont montré que des individus isolés durant plusieurs semaines du cycle environnemental de lumière et d'obscurité de 24 heures continuent de maintenir un cycle où le repos (sommeil) et l'activité (éveil) alternent sur une période approximative de 24 heures. La persistance du cycle éveil/sommeil, en l'absence de changements quotidiens de l'environnement, suggère que l'être humain a une horloge biologique interne qui influence son comportement.

Pour cette raison, les rythmes circadiens sont décrits comme étant endogènes, c'est-à-dire qu'ils sont générés à l'intérieur de notre corps par un mécanisme temporel interne : l'horloge circadienne. Chez l'humain, plusieurs rythmes circadiens sont observés tels que ceux de :

• la température corporelle
• des hormones (cortisol, mélatonine)
• du rythme cardiaque
• du niveau d'éveil
• de l'humeur
• de la vigilance
• de la mémoire

Presque tous les aspects de la physiologie peuvent être affectés par les rythmes circadiens, notamment:

Les cycles d’ éveil / sommeil

L'alternance périodique entre éveil et sommeil est le rythme le plus facile à observer. Chez les individus qui sont actifs et travaillent pendant la journée, deux processus interagissent pour les maintenir éveillés pendant à peu près 16 heures et endormis pendant à peu près 8 heures.

• un processus homéostatique: il garde la trace du besoin à dormir, augmentant la pression à s'endormir au cours du prolongement de l’éveil. . En d'autres mots, plus vous êtes resté éveillé(e) longtemps, plus vous aurez envie de dormir.
   
• un processus circadien: envoie des signaux physiologiques favorisant l'éveil et le sommeil à des moments spécifiques de la journée. Ceci implique que certains moments de la journée sont plus propices pour dormir et d'autres pour rester éveillé(e).

Dans un sens pratique, l'interaction entre ces deux processus explique pourquoi il y a autant de travailleurs de nuit qui ont des problèmes à dormir malgré qu’ils soient restés éveillés pendant 16 heures ou plus. Ainsi dormir à des moments où l'oscillateur circadien favorise l'éveil peut conduire à des périodes de sommeil plus courtes et interrompues.

L'âge

De l'enfance à la vieillesse, l'oscillateur circadien change et affecte les habitudes de sommeil. En réponse à des signaux envoyés par l'horloge interne, les adolescents peuvent avoir une préférence à se coucher et se lever tard. Lorsqu'on avance en âge, on voit apparaître le phénomène inverse : le coucher et le lever ont tendance à se faire plus tôt et le sommeil à tendance à devenir plus léger. Fait intéressant, les animaux de laboratoire qui ont subi une mutation des gènes de l'horloge présentent non seulement des rythmes circadiens altérés mais aussi des signes prématurés de vieillissement.

La température corporelle

La température corporelle centrale suit également un rythme circadien : en fin de soirée, la température est facilement d'un degré Celsius de plus que tôt le matin. En fait, le contrôle de la perte de chaleur à travers le corps suit un rythme circadien, associé de près au sommeil et à la somnolence. Au coucher, des capteurs de température peuvent détecter un déclin graduel de la température corporelle centrale et une perte de chaleur par les extrémités (ex : mains et pieds) lesquels sont étroitement associés au début de l'endormissement. Le creux circadien de vigilance, habituellement observé juste avant l'aube, coïncide avec le minimum de la température corporelle centrale.

La production hormonale

Certaines hormones sont associées de plus près à l'horloge biologique que d'autres. La mélatonine présente un rythme circadien prononcé qui culmine en milieu de nuit. Le cortisol affecte plusieurs fonctions du corps incluant le métabolisme et la régulation du système immunitaire. Ses niveaux sont à leur maximum au lever le matin et décroissent graduellement au cours de la journée pour atteindre son point le plus bas dans la nuit.

Le système cardiovasculaire

Les crises cardiaques et les accidents cérébro-vasculaire (ACV) ont tendance à se produire d'avantage le matin qu'à n'importe quelle autre période de la journée. La tension artérielle augmente le matin et reste élevée jusqu'en fin d'après-midi; par la suite, elle diminue et atteint son niveau le plus bas au cours de la nuit.

Le cycle menstruel

Les femmes rapportent souvent des changements dans leur sommeil au cours de leur cycle menstruel avec plus de perturbations juste avant les menstruations. En fait, la perturbation du sommeil est fréquente pendant cette période chez celles qui souffrent de trouble dysphorique prémenstruel. De façon intéressante, des changements dans le rythme circadien de la température corporelle surviennent durant le cycle menstruel et une perturbation du rythme circadien lié à la production de mélatonine est associé au trouble dysphorique prémentruel. Ceci a poussé les scientifiques à investiguer les bases biologiques de ces changements et la relation entre l'horloge biologique et le cycle menstruel.

La médication

Les scientifiques étudient comment les rythmes circadiens interagissent entre le corps et les médicaments. Les différents tissus du corps humains ont leur propre horloge circadienne, donc un médicament administré aux mêmes doses à différents moments de la journée peut donner des effets très différents. La chronothérapie harmonise les traitements avec les rythmes circadiens endogènes afin d'atteindre une efficacité maximale et réduire les effets secondaires. Par exemple:

• Médication pour l'hypertension artérielle : Les augmentations importantes du rythme cardiaque et de la tension artérielle dans les heures suivants l'éveil peuvent, en partie, contribuer à l’augmentation des crises cardiaques ou des accidents vasculaires célébraux le matin. Un médicament pris au coucher se retrouve dans la circulation sanguine des heures plus tard et sera le plus efficace au lever le matin au moment où la tension artérielle et le rythme cardiaque augmentent précipitamment. Lorsque la tension artérielle baisse le soir, la concentration du médicament diminue également.
• Traitement pour le cancer : L'application de la chronothérapie à la chimiothérapie dans le traitement du cancer permet d'administrer des médicaments à des moments de tolérance et d’efficacité maximales avec une toxicité minimale.
• D'autres conditions peuvent être abordées par la chronothérapie telles que l'asthme, la fièvre des foins et l'arthrite rhumatoïde.
   

Ce contenu a été développé par Diane B. Boivin, M.D., Ph.D., directrice du Centre d'étude et de traitement des rythmes circadiens.

 

Où est située l'horloge circadienne responsable du sommeil et des rythmes circadiens?

L'horloge circadienne principale est située en profondeur dans une zone de l'hypothalamus du cerveau qui contient les deux noyaux suprachiasmatiques (NSCs). Chez l'être humain, les NSCs sont constitués d'à peu près 45 000 neurones (cellules du cerveau) qui communiquent avec d'autres régions du cerveau via des connexions neuronales. À cause de ces connexions, la destruction des NSCs perturbe les rythmes circadiens, incluant ceux du sommeil et de l'activité, de la température corporelle et des sécrétions hormonales.

Un groupe de «gènes de l'horloge biologique» est exprimé dans les neurones des NSCs, leur conférant leur habilité caractéristique à générer des rythmes circadiens endogènes. De façon intéressante, les gènes de l'horloge biologique sont également exprimés dans d'autres tissus du corps tels que les muscles, le cœur, le foie et les cellules sanguines. Certaines évidences suggèrent que ces horloges circadiennes périphériques sont synchronisées par l'oscillateur circadien principal situé dans les NSCs.

Combien d'heures y a-t-il dans une «journée biologique» ?

En moyenne, la durée d'une journée circadienne est d'un peu plus de 24 heures. Pour être plus précis, chez l'être humain, la journée interne moyenne est de 24.2 heures. Si votre oscillateur circadien endogène fonctionnait librement, il prendrait une heure de retard tous les 5 jours.

En d'autres mots, à chaque 5 jours, votre horloge circadienne se décalerait d'un fuseau horaire à l'ouest d'où vous habitez et travaillez. En 60 jours, votre oscillateur circadien serait un hémisphère plus loin. La lumière est l'élément clé qui empêche cela de se produire en temps normal. Pour être plus spécifique, l'information lumineuse de l'environnement transmise à partir de la rétine jusqu'aux NSCs via des connexions neuronales directes remet votre horloge circadienne à l'heure de la planète Terre et ce, à tous les jours.

Les effets de la lumière sur les rythmes circadiens et le sommeil

La lumière est le plus puissant synchronisateur de l'horloge circadienne humaine et le moment de la journée auquel l'exposition à la lumière survient affecte la façon dont l'horloge circadienne se synchronise à l'environnement.

Par exemple:

• L'exposition à la lumière en fin de soirée retarde les rythmes circadiens et par conséquent, la tendance à s'endormir et à s'éveiller est retardée.
• L'exposition à la lumière tôt le matin avance les rythmes circadiens et par conséquent, la tendance à s'endormir et à s'éveiller est avancée.

Plus la lumière est vive et plus l'exposition est longue, plus elle exerce généralement un effet puissant sur les rythmes circadiens. L'équilibre de ces déplacements quotidiens induits par la lumière permet de s'adapter à différents fuseaux horaires.

Certains individus ne peuvent percevoir consciemment la lumière mais ont tout de même un système circadien répondant à la lumière. Comment est-ce possible ? La lumière est transmise aux NSCs par la rétine via un groupe spécial de cellules photoréceptives reliées aux NSCs via un système nerveux qui n’est pas impliqué dans la perception visuelle.

De façon intéressante, on pense que ces cellules sont particulièrement sensibles aux longueurs d'ondes ~450-470 nm du spectre de la lumière visible. Cela veut dire que l'horloge biologique est particulièrement sensible à la lumière bleue que nous puissions voir ou non la lumière. En d'autres mots, les changements de l'horloge biologique provoqués par une lumière blanche peuvent être reproduits par une lumière bleue d'intensité plus faible.
 

Ce contenu a été développé par Diane B. Boivin, M.D., Ph.D., directrice du Centre d'étude et de traitement des rythmes circadiens.

Qu'est-ce que c'est ?

Les troubles des rythmes circadiens font partie d'un sous-groupe distinct des troubles du sommeil. Ils mènent à une discordance entre l'horaire naturel de sommeil de l'individu et l'horaire de sommeil désiré. Ces conflits se produisent suite à une prédisposition biologique et une variété de pressions externes ou d'habitudes de vie. Ces troubles mènent à de la fatigue, de médiocres performances au travail ou à l'école, et à un sommeil perturbé – en particulier à des problèmes pour s'endormir ou pour se réveiller aux heures souhaitées.

Les principaux troubles des rythmes circadiens et du sommeil

Les troubles d’adaptation au travail de nuit

Les individus qui travaillent la nuit doivent exercer leurs fonctions à des heures qui diffèrent de celles favorisées par l'horloge circadienne. Cette discordance contribue à une plus faible vigilance et performance au travail, à une hausse du risque d'accidents de travail ou lors du retour (en voiture) à la maison et à un sommeil écourté pendant la journée. Après un quart de travail de nuit, il se peut que les travailleurs dorment une à trois heures de moins que s'ils avaient travaillé durant un quart de jour. En choisissant avec soin la durée et le moment d'exposition à la lumière et à l'obscurité, il est possible d'aider l'horloge circadienne à s'aligner avec les heures de travail et de repos. Par contre, la luminothérapie n’est pas recommandée dans tous les cas et peut aussi avoir des effets indésirables. Une bonne gestion du sommeil et des siestes est recommandée.

Le décalage horaire

Chaque année, des millions de voyageurs souffrent de décalage horaire après avoir traversé rapidement plusieurs fuseaux horaires, causant ainsi un déclin de leur vigilance et de leur performance à leur arrivée. En termes pratiques, l'horloge circadienne prend plus de temps pour arriver à destination que le voyageur se déplaçant en avion. La sévérité du décalage horaire dépend de la direction du vol et du nombre de fuseaux horaires traversés.

• Les vols vers l'est sont associés à des difficultés à s'endormir, à un sommeil perturbé dans la première moitié de la nuit, à des difficultés à se réveiller et à une fatigue le matin ou en début de journée.
• Les vols vers l'ouest sont associés à une diminution de la qualité de sommeil au cours de la deuxième moitié de la nuit, à un réveil matinal précoce et à une fatigue en fin d'après-midi ou en soirée.

Le syndrome d'avance de phase du cycle éveil-sommeil

Le syndrome d’avance de phase du cycle éveil-sommeil est plus fréquemment observé chez les individus âgés. Il est caractérisé par de la somnolence en soirée, une tendance à se coucher tôt (entre 18 h et 21 h) et à se réveiller tôt (entre 1 h et 4 h du matin). La qualité du sommeil est généralement normale si les patients se couchent tôt, mais les symptômes apparaissent s'ils se couchent tard. Le syndrome familial d'avance de phase du sommeil, qui cause une tendance extrême à être un «oiseau matinal» chez plusieurs membres de la famille, fût lié à une mutation des «gènes de l'horloge». Cette observation soutient l'hypothèse que certains troubles des rythmes circadiens seraient d'ordre génétique.

Le syndrome de retard de phase du cycle éveil-sommeil

Le syndrome de retard de phase du cycle éveil-sommeil se caractérise par un retard de l'épisode de sommeil principal et par l'incapacité de s'endormir ou de se réveiller aux heures souhaitées. Ceux atteints de ce syndrome sont d'extrêmes couche-tard qui se couchent entre 3 h et 6 h et se réveillent entre 12 h et 15 h. La qualité et la durée de leur sommeil sont normales s'ils se couchent aux heures que leur corps désire. Des symptômes apparaissent lorsque les patients tentent de se coucher plus tôt pour pouvoir se réveiller plus tôt. Leur tendance biologique au sommeil est en conflit avec l'horaire scolaire et les horaires de travail de jour. Ce syndrome émerge souvent après la puberté et est plus fréquent chez les adolescents et les jeunes adultes.

Syndrome du cycle éveil/sommeil différent de 24 heures

Les patients souffrant de ce syndrome s'endorment avec une ou deux heures de divergence sur celle de la veille chaque jour. De la somnolence et des troubles de sommeil apparaissent les jours où leurs rythmes naturels sont déphasés par rapport aux contraintes du travail et de la vie quotidienne. Les patients auront moins de difficulté à s'adapter durant certaines périodes lorsque leur horloge interne est synchronisée aux heures conventionnelles de la société. Cette condition est peu fréquente chez les individus ayant une vision normale, mais les patients aveugles ne recevant pas de stimulation lumineuse au niveau de l'horloge sont plus enclins à souffrir de ce syndrome.

Qui est atteint de troubles du sommeil?

Il y a approximativement 25% de la population adulte générale qui éprouve régulièrement des difficultés à s'endormir ou à maintenir leur sommeil une fois qu'il est atteint. Les pourcentages sont plus élevés lorsque l'on considère les personnes qui subissent un stress sévère lié à leur horaire (40%) ou celles qui travaillent sur des quarts irréguliers (30%) (Données en provenance de Statistiques Canada).

Les causes des troubles des rythmes circadiens

Il n'y a pas un facteur de cause unique lié aux troubles des rythmes circadiens. Toutefois, les recherches permettent d'avancer que certains de ces troubles auraient une base génétique. Par exemple, le syndrome d'avance de phase du cycle éveil-sommeil familial, responsable des tendances « lève-tôt » au sein d'une même famille, peut émerger d’une mutation génétique.

Certaines autres causes des troubles des rythmes circadiens sont :

• Conditions médicales (maladie neurologique ou le cancer)
• Les troubles de l'humeur comme la dépression et l'anxiété
• Les d'horaires de travail comme le travail de nuit

Les rythmes circadiens et la santé mentale

Les études scientifiques supportent de plus en plus une association entre les troubles de l'horloge biologique et certaines maladies psychiatriques. Une exposition à la lumière induisant des changements de phase du rythme de la mélatonine pourrait améliorer les symptômes liés à la dépression saisonnière et même la dépression. 

La privation de sommeil, la luminothérapie et la prise de médicaments améliorant la structure du sommeil peuvent avoir des effets bénéfiques sur la dépression majeure et pendant les phases dépressives du trouble bipolaire. Des études récentes portent à croire que certaines composantes génétiques de l'horloge biologique pourraient aider à déterminer les risques de souffrir d'un trouble psychiatrique. Ces mêmes composantes pourraient déterminer la réponse d'un patient à certains médicaments utilisés pour le traitement de désordres psychiatriques. Ces études soulèvent un intérêt vers l'étude des interactions entre l'horloge biologique et la santé mentale.
 

Ce contenu a été développé par Diane B. Boivin, M.D., Ph.D., directrice du Centre d'étude et de traitement des rythmes circadiens.

Atteindre le meilleur sommeil possible et gérer la fatigue

• Bien dormir dépend de l’heure à laquelle vous vous couchez et le nombre d’heures passées depuis vos dernières heures de sommeil
• Soyez le plus régulier possible dans vos heures de coucher*.
• Allez au lit lorsque vous sentez la somnolence et êtes prêt à dormir.
• Évitez les longues siestes pendant le jour*
• Maintenez un bon niveau d'activité physique quotidien
• Évitez de lire, de regarder la télévision ou de manger au lit
• Évitez les sports intenses en fin de soirée
• Planifiez des moments de détente avant d’aller au lit
• Évitez l'abus de tabac ou de boissons caféinées telles le café, le thé, les liqueurs douces et l’alcool
• Évitez de prendre de l'alcool et des drogues non- prescrites pour vous aider à dormir
• Gardez votre chambre à coucher silencieuse, sombre et fraîche
•  Si vous ne pouvez vous endormir, quittez votre lit mais restez dans un environnement à faible intensité lumineuse.

* À moins que vous ne soyez un travailleur sur horaire atypique

Éviter la fatigue lorsqu'on voyage à travers différents fuseaux horaires

La plupart d’entre nous avons une notion intuitive de notre horloge interne. Faire l'expérience des symptômes de décalage horaire après un vol transatlantique nous rend conscient de notre horloge interne. Pour plusieurs, le décalage horaire donne le sentiment que le cerveau est dans un fuseau horaire alors que le corps est dans un autre. Dans des circonstances normales, notre horloge interne (ou oscillateur circadien) coordonne notre physiologie interne quotidienne avec les 24 heures d'une journée externe, gardant le cerveau et le corps dans le même fuseau horaire. Le résultat est que généralement nous dormons durant la nuit et sommes réveillés durant le jour. Nos niveaux de vigilance et notre habileté à performer changent au cours de la journée, de sorte qu'on sera à notre meilleur ou à notre pire à des moments spécifiques de la journée. Faire un vol à travers des fuseaux horaires ou travailler de nuit nous met en conflit avec nos horloges biologiques internes.

En changeant votre heure de coucher de 1 heure par jour avant votre départ, vous commencerez à adopter l'horaire de coucher du fuseau horaire de votre destination. Si vous voyagez vers l'est, commencez à vous coucher plus tôt, si vous voyagez vers l'ouest retardez vos heures de coucher.

Si vous parcourez moins de 6 heures de fuseaux horaires, essayez d'adopter un horaire de sommeil et de repas correspondant à votre destination dès votre arrivée. L'horaire de luminosité et noirceur du nouveau fuseau horaire aidera votre oscillateur circadien à s'ajuster. Une sieste dans l'avion avant l'arrivée ou une courte sieste à la nouvelle destination peut aider à réduire la fatigue ressentie lors de la journée d'arrivée.
 

Ce contenu a été développé par Diane B. Boivin, M.D., Ph.D., directrice du Centre d'étude et de traitement des rythmes circadiens.