Le noyau suprachiasmatique est un centre cérébral dont la fonction est d'être notre horloge interne, contrôlant les rythmes circadiens. Il est responsable de générer les cycles de sommeil et de réveil près de 24 heures. Il est composé de deux petites structures cérébrales constituées de neurones qui régulent les rythmes biologiques. Ces structures ont la forme d'ailes et ont la taille de la pointe d'un crayon; Ils sont situés dans la partie antérieure de l'hypothalamus.
Le noyau suprachiasmatique déclenche une série d'événements neuronaux et hormonaux pour contrôler différentes fonctions du corps au cours du cycle de 24 heures. Pour ce faire, il utilise environ 20 000 neurones. Cette structure interagit avec de nombreuses autres régions du cerveau.
Même sans signaux météorologiques externes, ces rythmes biologiques sont maintenus. Cependant, la lumière du soleil et d'autres stimuli environnementaux influencent le maintien de ce cycle de 24 heures. En d'autres termes, la lumière doit réinitialiser l'horloge interne tous les matins pour que le corps reste synchronisé avec le monde extérieur.
Les investigations menées avec des neurones individuels du noyau suprachiasmatique montrent que chacun d'eux est une horloge fonctionnelle. Celles-ci sont synchronisées avec l'activité de leurs cellules voisines.
Il a été constaté, dans de nombreuses expériences, que les fluctuations du cycle circadien humain sont maintenues même lorsque nous sommes isolés de la lumière du jour.
En revanche, dans les expériences avec des rongeurs dans lesquelles les noyaux suprachiasmatiques ont été détruits, leurs cycles veille-sommeil se sont totalement désorganisés.
Il semble que ce mécanisme soit non seulement endogène, mais aussi d'origine génétique. Ces rythmes sont activés par l'activité cyclique de certains gènes. Plus précisément, l'activité circadienne est le reflet d'un schéma rythmique d'expression de gènes essentiels. Ceux-ci sont connus sous le nom de «gènes d'horloge».
Emplacement
Le noyau suprachiasmatique est situé à la base du cerveau, à côté de l'hypothalamus. Son nom vient du fait qu'il est situé au-dessus du chiasme optique, là où les nerfs optiques se croisent. Ils sont situés bilatéralement de chaque côté du troisième ventricule cérébral.
Ce noyau est à un endroit stratégique pour pouvoir recevoir des signaux des nerfs optiques, indiquant l'intensité de la lumière qui pénètre dans la rétine.
Caractéristiques
Les êtres vivants se sont adaptés à l'environnement existant dans le but de maintenir la survie de l'espèce. Pour cela, ils ont développé deux états de comportement fondamentaux: l'activité et le comportement adaptatif, et le repos.
Chez les mammifères, ces états sont identifiés comme étant l'éveil et le sommeil. Celles-ci se produisent dans des cycles précis de 24 heures qui ont évolué comme une adaptation au cycle solaire de la lumière et de l'obscurité.
Ces rythmes circadiens sont maintenant connus pour être trouvés dans les cellules de tout le corps. Le noyau suprachiasmatique est le stimulateur cardiaque circadien qui contrôle les temps de repos, l'activité, la température corporelle, la faim et la sécrétion d'hormones. Pour ce faire, il se coordonne avec d'autres régions du cerveau et d'autres tissus corporels.
Avec une exposition à la lumière, le noyau suprachiasmatique nous dit qu'il est temps de se réveiller. Il augmente la température corporelle et augmente la production d'hormones telles que le cortisol.
De plus, il retarde la libération d'hormones comme la mélatonine, dont l'augmentation est liée à l'apparition du sommeil et survient généralement lorsque l'on perçoit que l'environnement est sombre. Ces niveaux restent élevés toute la nuit afin que nous puissions dormir correctement.
Les neurones émettent des potentiels d'action dans des rythmes de 24 heures. Plus précisément, à midi, la vitesse de tir des neurones atteint un niveau maximal. Cependant, à la tombée de la nuit, les potentiels d'action diminuent en fréquence.
On pense que la partie dorsomédiale de ce noyau est responsable des cycles endogènes de 24 heures. Autrement dit, nous pouvons maintenir nos rythmes circadiens malgré le fait de rester dans l'obscurité.
Fonctionnement
Lorsque la lumière ambiante frappe la rétine, elle active les cellules photosensibles appelées cellules ganglionnaires. Ces cellules convertissent les particules lumineuses (photons) en signaux électriques. Les neurones de la rétine envoient ces signaux à travers les nerfs optiques.
Ces nerfs se croisent pour former le chiasme optique. Plus tard, les informations visuelles atteignent l'arrière du cerveau, appelé le lobe occipital. Là, il est traité sous forme d'images que nous percevons consciemment.
Cependant, il existe un groupe de neurones qui quittent le chiasme optique et atteignent le noyau suprachiasmatique pour exercer les fonctions cycliques de l'organisme. Ainsi, ce noyau décide d'activer ou d'inhiber la glande pinéale pour sécréter différentes hormones. Parmi eux, la mélatonine.
Les influences circadiennes des neurones du noyau suprachiasmatique se propagent à travers les différents organes cibles du corps par différents signaux neuronaux et par la circulation de la mélatonine.
Le noyau suprachiasmatique régule la sécrétion de mélatonine par la glande pinéale en fonction de la lumière et de l'obscurité de l'environnement. La mélatonine est une substance qui contrôle le sommeil et d'autres activités cycliques dans le corps.
La mélatonine a une fonction à la fois comme une horloge marquant chaque heure de la journée, ainsi que comme un calendrier indiquant la période de l'année à tous les tissus du corps.
Les troubles de la mélatonine se sont avérés être liés aux troubles du sommeil liés au vieillissement, à la maladie d'Alzheimer et à d'autres maladies neurodégénératives. En fait, il semble avoir des effets antioxydants, protégeant nos neurones.
Altérations du noyau suprachiasmatique
L'activité du noyau suprachiasmatique peut être modifiée à différents stades de la vie. Par exemple, chez les adolescents, les niveaux de mélatonine augmentent plus tard que chez la plupart des enfants et des adultes. Pour cette raison, ils peuvent avoir du mal à s'endormir tôt.
En revanche, chez les personnes âgées, il y a plus de réveils pendant la nuit puisque la libération de mélatonine est altérée à mesure que l'on avance en âge.
Le fonctionnement du noyau suprachiasmatique peut être dérégulé par des facteurs externes. C'est ce qui arrive avec le décalage horaire ou si nous ne maintenons pas une routine quotidienne et forçons notre corps à rester éveillé la nuit.
Il est important de noter que, dans les maladies neurodégénératives telles que la maladie d'Alzheimer, les rythmes circadiens sont altérés en raison de la perte progressive de neurones dans le noyau suprachiasmatique.
Références
- Benarroch, EE (2008). Noyau suprachiasmatique et mélatonine Interactions réciproques et corrélations cliniques. Neurology, 71 (8), 594-598.
- Mirmiran, M., Swaab, DF, Kok, JH, Hofman, MA, Witting, W., et Van Gool, WA (1992). Rythmes circadiens et noyau suprachiasmatique dans le développement périnatal, le vieillissement et la maladie d'Alzheimer. Progrès de la recherche sur le cerveau, 93, 151-163.
- Moore, RY (2007). Noyau suprachiasmatique dans le sommeil - régulation du réveil. Médecine du sommeil, 8, 27-33.
- SLEEP DRIVE ET VOTRE HORLOGE CORPORELLE. (sf). Récupéré le 20 avril 2017 de la National Sleep Foundation: sleepfoundation.org.
- Noyau suprachiasmatique. (sf). Récupéré le 20 avril 2017 sur Wikipedia: en.wikipedia.org.
- Le noyau suprachiasmatique humain. (sf). Extrait le 20 avril 2017 de BioInteractive: hhmi.org.
- LE NUCLEI SUPRACHIASMATIQUE ET LA GLANDE PINEALE. (sf). Extrait le 20 avril 2017 de Le cerveau de haut en bas: thebrain.mcgill.ca.