ET SI L’ON METTAIT NOS PENDULES À L’HEURE ? AUX FRONTIÈRES DE LA CHRONOBIOLOGIE

En 2017, le prix Nobel de médecine et physiologie était attribué à trois Américains (Hall, Roshash, Young) pour leurs recherches sur l’HORLOGE BIOLOGIQUE du corps humain. Ils étaient récompensés pour « leurs découvertes des mécanismes moléculaires qui règlent le cycle circadien », ce cycle qui s’étend sur 24 heures et qui permet aux êtres vivants de s’adapter aux différents moments de la journée et de la nuit.

Cela fait des années que nous savions que les organismes vivants, les humains compris, ont une horloge interne, mais on ne savait pas comment elle fonctionnait.

Ces trois scientifiques américains ont été capables de regarder à l’intérieur de cette horloge et d’isoler un gène contrôlant le rythme biologique pour qu’il soit synchronisé aux révolutions de la planère terre -- oui, la vie sur terre est adaptée à la rotation de notre planète. Ce gène encode une protéine qui s’accumule dans la cellule au cours de la NUIT (dans la noirceur) et qui est désagrégé pendant le JOUR (à la lumière).

LES RYTHMES BIOLOGIQUES

La chronobiologie est une science encore toute jeune. Ses découvertes nous sont souvent révélées de façon désordonnée. Une petite info ici, une autre là. J’en ai glané plusieurs et je vous les présente pêle-mêle.

→ On sait maintenant qu’outre la rythmicité circadienne sur 24 heures de jour et de nuit, il existe d'autres échelles de temps et l’on parle de rythmicité saisonnière – qui suit les saisons ; de rythmicité lunaire – qui suit les phases de la lune sur 28-29 jours ; et de rythmicité marémotrice – qui suit les deux marées quotidiennes. La rythmicité biologique se transforme ainsi peu à peu en un phénomène naturel toujours plus complexe, polyvalent et intéressant.

→ Il est devenu évident que des structures cérébrales autres que les neurones d'horloge du noyau suprachiasmatique (NSC) dans l’hypothalamus juste au-dessus du croisement des nerfs optiques (chiasma optique) présentent des propriétés d'horloge.

→ On doit à l’influence profonde de la chronobiologie sur la société en général les campagnes, par exemple, pour modifier l'éclairage urbain, pour modifier les horaires scolaires et pour abolir l'heure d'été.

→ Des observations cliniques pertinentes ont révélé que les résultats de certains types de chirurgie cardiaque dépendent fortement de l'heure de la journée. En effet, la chirurgie de l’APRÈS-MIDI chez les patients subissant un remplacement de la valve aortique pourrait assurer une protection myocardique péri-opératoire et conduire à de meilleurs résultats pour les patients par rapport à la chirurgie du matin. 

→ La nature des photopigments et des photorécepteurs qui assurent la synchronisation du SCN des êtres vivants avec l'environnement par le biais de la lumière a été éclairci lors de la découverte de la mélanopsine (un photopigment sensible à la lumière bleue) dans les tissus rétiniens et de la preuve qu’elle joue un rôle dans la physiologie circadienne.

→ Il existe une relation établie entre les maladies psychiatriques et la rythmicité, et les preuves des avantages de la chronothérapie (c'est-à-dire l'administration minutée de lumière et/ou de mélatonine) dans ce domaine clinique sont considérablement moins anecdotiques que ce qui est généralement perçu dans d'autres milieux médicaux.

QUELQUES ÉTUDES RÉCENTES

• La chronobiologie et sa pertinence pour l’IMMUNOLOGIE DES PARASITES

→ Des rythmes circadiens ont été identifiés dans les symptômes des infections parasitaires, des rythmes dans la schizogonie (reproduction asexuée) parasitaire et des preuves que certains parasites peuvent manipuler les rythmes de l'hôte.

→ En outre, l'efficacité des médicaments antiparasitaires peut également être modulée par le moment où ils sont administrés.

→ Il est essentiel de comprendre les interactions entre les rythmes de l'hôte, les rythmes du parasite et la gravité de la maladie pour bien comprendre comment combattre les infections et réduire la pathologie.

• Troubles liés aux rythmes circadiens chez des rats gras diurnes dans des CONDITIONS DE VIE MODERNES

→ Le mode de vie moderne réduit la rythmicité environnementale et peut entraîner une désynchronisation circadienne.

→ Nous sommes exposés à un éclairage diurne insuffisant à l'intérieur et à une lumière artificielle nocturne excessive.

→ Nous utilisons l'air conditionné pour réduire le cycle de la température ambiante,

→ et la nourriture est régulièrement disponible à tout moment.

→ Ces perturbations des rythmes quotidiens peuvent conduire au diabète sucré de type 2, à l'obésité, aux maladies cardiométaboliques, à la dépression et à l'anxiété.

→ Dans cette étude, les rats des sables gras présentent des schémas d'activité de faible amplitude, nocturnes ou arythmiques, un rythme quotidien de glucose atténué, une intolérance au glucose, une obésité et des taux de survie réduits.

L'acclimatation à une photopériode courte exacerbe ces pathologies et amortit davantage les rythmes quotidiens comportementaux et moléculaires, ce qui entraîne les troubles cardiométaboliques, le diabète de type 2, l'obésité, le dysfonctionnement des adipocytes, la cataracte, la dépression et l'anxiété.

→ Le traitement visant à augmenter la rythmicité environnementale par l'exposition matinale à la LUMIÈRE VIVE ou par l'accès à des ROUES DE COURSE a renforcé les rythmes quotidiens et entraîné une différence d'activité plus élevée entre le pic et le creux, une meilleure rythmicité dans l'expression des gènes de l'horloge, une baisse des taux de glucose et d'insuline dans le sang, une meilleure tolérance au glucose, une baisse du poids corporel et cardiaque et une diminution de l'anxiété et de la dépression.

→ En résumé, cette étude a démontré que les rats de sable gras vivant dans les conditions correspondant au « mode de vie moderne de l'homme » présentent des rythmes comportementaux et biologiques atténués et développent une désynchronisation circadienne, ce qui conduit à ce que qui a été appelé « le syndrome circadien ».

→ Les manipulations environnementales qui augmentent la rythmicité entraînent une amélioration ou une prévention de ces pathologies.

• La médecine de la QUATRIÈME DIMENSION

→ L'importance de la biologie circadienne a rarement été prise en compte dans les études précliniques, et encore moins lors de la transposition au chevet du patient.

→ La biologie circadienne devient un facteur critique pour améliorer l'efficacité des médicaments et diminuer leur toxicité.

→ En effet, de nouvelles données montrent que certains médicaments sont plus efficaces la nuit que le jour, alors que pour d'autres, c'est l'inverse.

→ Cela suggère que la biologie de la cellule cible déterminera comment un organe réagira à un médicament à un moment précis de la journée, modulant ainsi la pharmacodynamique.

→ Il est donc temps que les facteurs circadiens fassent partie intégrante de la recherche translationnelle (de la recherche fondamentale vers l’application au patient mais également des observations faites sur le patient vers la recherche fondamentale). 

• Des traitements au rythme de l’horloge : La médecine circadienne dans le traitement des MALADIES INFLAMMATOIRES CHRONIQUES

→ Il existe maintenant un intérêt intense pour l'exploitation de la biologie circadienne comme moyen de traiter les maladies inflammatoires chroniques telles que la septicémie, l'asthme, la polyarthrite rhumatoïde, l'arthrose et les maladies cardiovasculaires, qui présentent toutes un certain type de signature circadienne.

• Chronobiologie et traitement du CANCER

→L'horloge circadienne est un impressionnant système de synchronisation responsable du contrôle de plusieurs processus métaboliques, physiologiques et comportementaux.

→ Aujourd'hui, le lien entre l'horloge circadienne et l'apparition et le développement du cancer est consensuel.

→ Par conséquent, l'inclusion de l'horloge circadienne dans le traitement du cancer peut potentiellement offrir une approche plus efficace et moins toxique. Ainsi, il a été démontré que la chronothérapie améliore l'efficacité du traitement du cancer.

• CHRONOBIOLOGIE DE L’EXERCICE : Évaluer le meilleur moment pour faire de l'exercice afin d'obtenir de meilleurs bénéfices cardiovasculaires et métaboliques

→ La perturbation du rythme circadien, causée principalement par l'exposition à la lumière artificielle la nuit (comme c'est le cas lors du travail de nuit), augmente le risque de morbidité et de mortalité cardiovasculaires et métaboliques.

→ L'exercice régulier est une contre-mesure contre le risque cardiovasculaire et métabolique, et des résultats récents suggèrent que les bénéfices cardiovasculaires sur la pression artérielle et le contrôle autonome sont plus importants avec l’EXERCICE DU SOIR qu'avec celui du matin.

→ De plus, l'exercice physique peut également réinitialiser le système circadien, ce qui soulève la possibilité d'utiliser un timing approprié pour contrer les perturbations circadiennes.

COMMENT RETROUVER SES RYTHMES BIOLOGIQUES

1. La RESTRICTION CALORIQUE, qui est associée de manière cohérente et reproductible à la prolongation de la vie dans différents modèles animaux, est associée à une amplitude circadienne accrue. Le grignotage, les collations multiples troublent le cycle circadien en l’affaiblissant, et ils entraînent un vieillissement accéléré.

Le rythme alimentaire circadien est :

a) Un repas du matin solide – il faut faire le plein au début de la journée

b) Un repas du milieu de la journée abondant

c) Un repas du soir léger

d) Avec des prises d’eau au lever, entre les repas, et en soirée

Le père de la chronobiologie Franz Halberg (1919-2013) a dit : « Nous sommes faits de QUAND nous mangeons. »

2. L’HYGIÈNE DE LA LUMIÈRE AU COURS DES 24 HEURES 

Regarder le soleil se lever, s’arrêter pour admirer le soleil couchant, vivre à la lumière vive du jour, et se reposer à la nuit tombante… Voilà ce qui nous garde synchronisés aux révolutions de la terre avec nos pendules bien à l’heure.

La vie moderne avec ses multiples et incessantes sources de lumière artificielle -- l'éclairage artificiel des ordinateurs, des téléviseurs, des téléphones portables et d'autres appareils électroniques -- interfère avec la capacité de l'organisme à maintenir des rythmes circadiens corrects.

→ Le SOMMEIL est une activité vitale et c’est une activité nocturne.

→ Un sommeil approprié permet à l'organisme de s'engager dans les rythmes circadiens.

→ La consolidation de la mémoire, la guérison de l'organisme et la régulation métabolique se produisent pendant le cycle de sommeil.

→ Ce cycle veille-sommeil peut influencer les habitudes alimentaires, la digestion, la température corporelle, la libération d'hormones et d'autres fonctions corporelles.

→ Dormir c’est sérieux ! Éteignez vos appareils. Tirez les rideaux. Faites de beaux rêves.

CONCLUSION

Des preuves considérables appuient la conclusion selon laquelle des dysfonctionnements, même minimes, de la régulation circadienne peuvent perturber de manière importante le sommeil et affecter largement la physiologie de l'organisme.

SOURCES

1. Rodolfo Costa et coll., Frontières de la chronobiologie : Des horloges endogènes au cœur des voies de signalisation en physiologie, Front Physiol, 2021.

2. David Montaigne et coll., Daytime variation of perioperative myocardial injury in cardiac surgery and its prevention by Rev-Erbα antagonism: a single-centre propensity-matched cohort study and a randomised study, Lancet, 2018.

3. Louise Madeleine Ince, Introduction to biological rhythms: A brief history of chronobiology and its relevance to parasite immunology, Parasite Immunol, 2022.

4. Dory Rotnemer-Golinkin et coll., Personalized-Inherent Variability in a Time-Dependent Immune Response: A Look into the Fifth Dimension in Biology, Pharmacological, 2022.

5. Carmel Bilu et coll., Circadian rhythms-related disorders in diurnal fat sand rats under modern lifestyle conditions: A review, Front Physiol, 2022.

6. Tânia Albuquerque et coll., Exploring the link between chronobiology and drug delivery: effects on cancer therapy, J Mol Med (Berl), 2021.

7. Yool Lee et coll., Circadian Rhythms, Disease and Chronotherapy, J Biol Rhythms, 2021.

8. Nevin F W Zaki et coll., Basic chronobiology: what do sleep physicians need to know? Sleep Sci, 2020.

9. Leandro C Brito et coll. Chronobiology of Exercise: Evaluating the Best Time to Exercise for Greater Cardiovascular and Metabolic Benefits, Compr Physiol, 2022.