Rythme circadien, période cyclique de 24 heures de l’activité biologique humaine.
Dans le cycle circadien (24 heures), une personne dort habituellement environ 8 heures et est éveillée 16. Pendant les heures d’éveil, les fonctions mentales et physiques sont les plus actives et la croissance cellulaire des tissus augmente. Pendant le sommeil, les activités musculaires volontaires disparaissent presque totalement et il y a une diminution du taux métabolique, de la respiration, du rythme cardiaque, de la température corporelle et de la pression sanguine. L’activité du système digestif augmente pendant la période de repos, mais celle du système urinaire diminue. Les hormones sécrétées par l’organisme, comme l’épinéphrine (adrénaline), un stimulant, sont libérées en quantité maximale environ deux heures avant le réveil afin que le corps soit préparé à l’activité.
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Le cycle circadien est contrôlé par une région du cerveau appelée hypothalamus, qui est le centre maître de l’intégration des informations rythmiques et de l’établissement des habitudes de sommeil. Une partie de l’hypothalamus appelée le noyau suprachiasmatique (NSC) reçoit des signaux de lumière et d’obscurité de la rétine de l’œil. Lorsqu’elles sont activées par la lumière, des cellules photoréceptrices spéciales de la rétine transmettent des signaux au SCN par l’intermédiaire des neurones du tractus rétinohypothalamique. Ces signaux sont ensuite transmis à la glande pinéale, une petite structure en forme de cône fixée à l’extrémité postérieure (derrière l’hypothalamus) du troisième ventricule cérébral et responsable de la production d’une hormone appelée mélatonine. Les fluctuations cycliques de la mélatonine sont essentielles au maintien d’un rythme circadien normal. Lorsque la rétine détecte la lumière, la production de mélatonine est inhibée et l’état d’éveil s’ensuit ; la longueur d’onde (couleur) et l’intensité de la lumière sont des facteurs importants qui influent sur le degré d’inhibition de la production de mélatonine. En revanche, en réponse à l’obscurité, la production de mélatonine augmente et l’organisme commence à se préparer au sommeil. Les réactions induisant le sommeil, telles que la diminution de la température corporelle et de la pression artérielle, sont générées lorsque la mélatonine se lie aux récepteurs du SCN.
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Le signal temporel naturel du rythme circadien est le passage de l’obscurité à la lumière. Lorsque la lumière du jour n’est pas constante, comme dans l’espace, des cycles régimentés sont établis pour simuler la journée de 24 heures. Si l’on tente de briser le rythme circadien en ignorant le sommeil pendant un certain nombre de jours, des troubles psychologiques commencent à apparaître. Le corps humain peut apprendre à fonctionner selon des cycles compris entre 18 et 28 heures, mais tout écart supérieur ou inférieur à cette durée fait généralement revenir le corps à un cycle de 24 heures. Même dans les zones totalement éclairées, comme la zone crépusculaire subpolaire, le corps a des cycles réguliers de sommeil et d’éveil une fois que l’ajustement initial a été fait.
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Tout changement drastique du cycle circadien nécessite une certaine période de réajustement. Chaque individu réagit différemment à ces changements. Les voyages à travers un certain nombre de fuseaux horaires s’accompagnent généralement d’un stress du rythme circadien, parfois appelé « décalage horaire ». Par exemple, un voyage en avion entre Tokyo et New York crée un décalage horaire de 10 heures ; il faut généralement plusieurs jours à l’organisme pour se réadapter au nouveau rythme jour-nuit. Des décalages trop fréquents du rythme circadien, comme plusieurs vols transocéaniques par mois, peuvent entraîner une fatigue mentale et physique. Il est possible de s’adapter avant ou après le vol en modifiant progressivement ses habitudes de sommeil pour simuler celles qui seront nécessaires dans le nouvel environnement. Les voyages dans l’espace sont encore plus extrêmes. Les astronautes sont d’abord confrontés à des changements rapides du cycle jour-nuit lorsqu’ils sont en orbite terrestre. Au-delà, le vide devient un noir constant sans distinction observable entre le jour et la nuit.
Le cycle circadien peut modifier l’efficacité de certains médicaments. Par exemple, le moment de l’administration de médicaments hormonaux de manière à être en accord avec leur schéma de production circadien naturel semble imposer moins de stress à l’organisme et produire des résultats médicaux plus efficaces.
La circulation circadienne peut modifier l’efficacité de certains médicaments.