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Les rythmes biologiques


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L'importance des cycles biologiques


Les êtres vivants possèdent tous une horloge biologique qui rythme leurs activités au cours de cycles journalier, saisonnier, annuel. Chez l'Homme, les rythmes biologiques concernent une quantité de fonctions physiologiques, biologiques, comportementales, telles que les pulsations cardiaques, l'appétit et la digestion, l'équilibre veille/sommeil ou encore le fonctionnement du système immunitaire.

La cadence des rythmes biologiques est définie à la fois de façon endogène et exogène. Sur le plan endogène, chaque espèce possède son propre rythme biologique, qui constituera ainsi sa candence "par défaut". Sur le plan exogène, c'est un facteur environnemental, appelé synchronisateur, qui va réguler le rythme. Celui-ci ne crée donc pas le rythme biologique, il en modifie la période et la phase pour le mettre en raisonnance avec l'environnement extérieur dans lequel évolue l'être vivant.



L'alternance jour/nuit, la montre de tous les êtres vivants


Or, quoi de plus régulier dans l'environnement que l'alternance de jour et de nuit qui rythme notre planète depuis des milliards d'années et sur laquelle s'est construite la vie ? C'est en effet la lumière, et plus précisémment l'alternance de jour et de nuit et les variations de ce ratio jour/nuit au cours de l'année, qui régule les cycles biologiques chez la faune comme chez la flore.

Ainsi, chez l'humain, sans synchronisation par la lumière, le cycle biologique circadien* n'est pas tout à fait égal à 24h. L'alternance jour/nuit a alors pour conséquence de ramener ce cycle à 24h, en accord avec le cycle de la rotation terrestre. Des expériences d'isolement en grotte, menées par le géologue Michel Siffre dans les années 1960 puis 1970, ont apporté les premières preuves qu'en l'absence de contact avec les variations extérieures naturelles de la lumière solaire, le cycle biologique humain se décalait peu à peu du cycle terrestre pour reprendre son rythme "par défaut" (endogène).



Comment fonctionne cette synchronisation ?


Cette synchronisation par la lumière passe par la production d'une hormone appelée mélatonine. Chez les animaux vertébrés (donc notamment l'Homme), cette hormone est sécrétée principalement par la glande pinéale (appelée aussi épiphyse) située dans le cerveau. Cette glande est sensible à la lumière par l'intermédiaire de cellules photoréceptrices situées dans les yeux (rétine) qui ne sont pas impliquées dans le mécanisme de la vue mais de la régulation rythmique du corps humain. De ce fait des personnes aveugles qui ont "conservé leurs yeux" gardent cette synchronisation avec le rythme naturel de la lumière. C'est sans doute pour cette raison que la glande pinéale est aussi appelée "troisième oeil".

La lumière inhibe la production de mélatonine par la glande pinéale, pour certaines longueurs d'ondes et à partir de certaines durée/intensité. Ainsi la synchronisation biologique vient du fait que, dans un contexte jour/nuit naturel, la mélatonine est sécrétée la nuit uniquement (avec un pic de sécrétion à 5h du matin chez l'humain).



Chez la flore


La lumière est tout d'abord chez les végétaux (chlorophylliens) une source d’énergie. Ils l'utilisent en effet pour la photosynthèse*. En contexte naturel, cette activité photosynthétique, qui fournit l’oxygène que nous respirons et les sucres à la base de toutes les chaînes alimentaires (biomasse primaire), se déroule donc uniquement le jour.

Mais, sur un autre niveau, la lumière est aussi chez la flore, à l'instar des animaux, un synchronisateur biologique. La lumière détermine en effet des processus aussi vitaux que la germination, la floraison, la production de plantules adventives chez les bryophytes, la formation de réserves (comme les tubercules des pommes de terre) ou encore l’étiolement (jaunissement et perte des feuilles). Les plantes témoignent ainsi d’un photopériodisme*, c’est-à-dire que l’alternance jour/nuit et ses variations au cours de l'année rythme leur cycle biologique.

Pour illustrer ce phénomène, chez la violette, la durée d’éclairement reçu par la plante détermine si les fleurs vont s’ouvrir ou rester fermées. En fonction de cela, la reproduction se fera alors par autofécondation (au sein d’une même fleur restée fermée) ou par croisement avec une autre fleur si celles-ci s’ouvrent. Les conséquences de l’action de la lumière dépassent donc de loin la seule plante car l’existence d’un brassage génétique est une condition pour la pérennité même d’une espèce.



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