Horloge biologique

Salut les physiologistes!

Quelqu'un pourrait-il m'expliquer un peu comment fonctionne notre fameuse "horloge biologique"? Comment la définir, comment fonctionne-t-elle, quand est-elle apparu dans l'évolution??
Ca me taraude
Merci

Elise

Voilà ce que je trouve dans wikipédia (je n'ai aucun cours sur le sujet) :

Propriétés des rythmes biologiques [modifier]


Les rythmes biologiques ont une origine à la fois endogène et exogène :

Origine endogène [modifier]


Leur origine est génétique, ils sont innés et ne résultent pas d'un apprentissage individuel. Ils sont gouvernés par des horloges biologiques (ou garde temps) Cette caractéristique peut être mise en évidence par une isolation (protocole de libre cours) durant laquelle les rythmes persistent sur une fréquence qui leur est propre.
Ces facteurs endogènes sont entraînés par des facteurs exogènes, Les Zeitgebers ou Synchroniseurs.
L'origine endogène prend son origine de la constitution génétique de l'espèce et de ses individus. Il est possible qu'interviennent d'une part des gènes programmant directement le rythme considéré et d'autre part la structure
d'ensemble de l'individu dépendant à la fois de l'ensemble des autres
données génétiques et de facteurs socio-psycho-biologiques exogènes.
On connaît une horloge principale localisée dans l'hypothalamus et des horloges secondaires dont plusieurs sont gérées, elles aussi au niveau cérébral.
Il existe plusieurs gènes codant diverses horloges biologiques : on a, par exemple, décrit une horloge alimentaire qui réglerait la préparation digestive au repas à venir (Cf. Étienne Challet et al., Current Biology du 24 octobre 2006).

Rythmes d'origine centrale et rythmes d'origine périphérique [modifier]


En fait, toutes les cellules de l'organisme, et pas seulement celles
qui appartiennent aux structures cérébrales plus spécialisées, sont
dotées d'une horloge propre qui est difficile à mettre en évidence in
vitro dans les conditions habituelles du laboratoire. Benoît Kornmann
et ses collaborateurs ont découvert la possibilité de laisser en
activité ou d'annihiler l'horloge de cellules hépatiques; cela a permis
de déterminer que leur rythme circadien est à 90% d'origine "locale"
mais qu'il existe un impact "global" (central et/ou lié directement aux
synchroniseurs externes) de 10% au moins. Cette part est très robuste
et persiste lorsqu'on bloque l'horloge propre des cellules
périphériques.

Facteur d'entraînements exogènes [modifier]


Le synchroniseur est un facteur environnemental, parfois social,
mais toujours périodique, susceptible de modifier la période ou la
phase d'un cycle biologique. Les synchroniseurs ne créent pas les
rythmes biologiques mais ils en contrôlent la période et la phase.
Les principaux agents d'entraînement des rythmes chez l'homme sont
de nature cognitives, ainsi les indicateurs socio-écologiques y jouent
un grand rôle.
On peut citer ici l'alternance activité/repos, lumière/obscurité au niveau quotidien, ou encore la photopériode (jours courts / jours longs) et la température au niveau annuel ou saisonnier.

Conclusions et implications [modifier]


Les rythmes biologiques sont donc entraînables (ajustement de la
période des rythmes) mais aussi persistants (mise en évidence par
protocoles de free run ou libres cours, dans lesquels on coupe l'individu de tous signaux susceptibles de le resynchroniser).
On peut déplacer leurs phases par induction via la manipulation des
synchroniseurs (lumière essentiellement) et ainsi créer des avances ou
des retards de ces phases, on peut ainsi en cas de pathologie
remettre à l'heure l'horloge biologique et ainsi remettre en phase
l'organisation temporelle de l'individu. Les rythmes circadiens,
quasiment ubiquitaires, sont peut être les rythmes biologiques les plus
remarquables et les plus facilement observables.
D'autres synchroniseurs — sociaux notamment — s'adressent à notre cortex.
Ils sont des signaux et peuvent être appris. Grâce à un travail
cérébral spécifique, tout signal perçu comme repère temporel peut
devenir un synchroniseur et orienter notre « vécu » circadien, mais
aussi, le cas échéant, circannuel, ultradien, etc. Autrement formulé,
notre « horlogerie » interne est influencée par le bruit des voisins,
le déclenchement de la sonnerie du réveil, l'heure de passage du
facteur, le moment quotidien pendant lequel telle personne a pris
l'habitude de nous téléphoner — la liste est longue. Chez l'homme, les
synchroniseurs sociaux ont un effet plus important que les
synchroniseurs naturels, mais on observe des phénomènes semblables chez
certains animaux sociaux qui se synchronisent grâce aux informations
données par leurs congénères. Un synchroniseur social peut en remplacer
un autre par un phénomène d'apprentissage.
Pour lire l'article entier : http://fr.wikipedia.org/wiki/Chronobiologie

Merci Margaux

En fait je me demandais surtout quels étaient les mécanismes mis en jeu au niveau moléculaire par exemple... J'avais entendu dire qu'il s'agissait de réactions chimiques très régulières mais j'ai du mal à m'imaginer le truc...

Elise

voila un petit aperçus des mécanismes moléculaires à la base des rythmes biologiques présents enter autre chez les mammifère (aussi appelé rythme circadien).

On connaît une horloge principale localisée dans l'hypothalamus, au noveau du Noyau Supra Chiasmatique (NSC).

chez les mammifères, les gènes Period (Per) et Cryptochrome (Cry) sont activés par les facteurs de transcription CLOCK et BMAL1. Une fois traduits en protéines dans le cytoplasme, des complexes PER-CRY et PER-PER reviennent dans le noyau et inhibent la transcription régulée par CLOCK-BMAL1, et donc, leur propre expression.
On observe ainsi une oscillation de la production des protéines PER et CRY.
De même la production de la protéine BMAL1 est aussi cyclique.

On sait enfin que cette boucle de rétroaction complexe subit l'influence de nombreux facteurs exogèneà l'organisme. Notamment la lumière par l'intermédiaire de certains photorécepteur de la rétine chez l'homme, se projettant sur le NSC

Quelle est alors la sortie de ce système permettant de réguler de nombreuses fonctions de l'organisme?
Un exemple est celui de la vasopressine. C'est une hormone peptidique, synthétisée par le NSC, qui permet de réguler la sécrétion d'eau au niveau du rein.
CLOCK et BMAL1 se fixent sur la région promotrice non seulement du gène Per, mais aussi du gène de la vasopressine. La production de la protéine PER, mais aussi celle de la vasopressine, sera alors interrompu lorsque suffisamment de complexes PER-PER et PER-CRY auront pénétré dans le noyau et se seront fixées sur le complexe CLOCK-BMAL1 pour désactiver tant la production d’ARNm de PER que de vasopressine. La production de vasopressine est donc cyclique.

pour plus d'information : http://lecerveau.mcgill.ca/flash/a/a_11/a_11_m/a_11_m_hor/a_11_m_hor.html