Le sommeil et les rythmes biologiques : exercices de CAP

Le mot est formé de circa, qui veut dire « autour de », et de dies, qui veut dire « jour » ².

Le rythme circadien dure donc « environ un jour » : sa durée est proche de 24 heures, sans être forcément exacte à la minute ².

Un exemple : l'alternance entre l'état de veille et l'état de sommeil, qui marque le quotidien de la plupart des animaux, humains compris ².

Du lundi 17 h au jeudi 17 h, il s'écoule 3 jours, soit $3 \times 24 = 72$ heures.

Entre quatre maximums, il y a trois intervalles : 3 cycles complets.

La période vaut $\dfrac{72}{3} = 24$ heures.

Une période de 24 heures est compatible avec un rythme circadien, dont la durée avoisine 24 heures ².

Situation A : c'est un rythme endogène. Il est produit par une horloge biologique interne et se poursuit en l'absence de tout stimulus extérieur, parfois pendant des semaines ou des mois ².

Situation B : c'est un rythme nycthéméral, car il ne se manifeste que sous l'alternance jour-nuit ².

Situation C : c'est un rythme exogène. Il vient de stimuli extérieurs et évolue indépendamment de l'horloge biologique, sans respecter la période de 24 heures ².

On peut résumer : l'endogène vient de l'intérieur, l'exogène de l'extérieur, le nycthéméral dépend de la lumière du jour.

Le mesor est la moyenne arithmétique des mesures de la variable biologique ³.

On additionne les six mesures : $36{,}4 + 36{,}6 + 37{,}0 + 37{,}2 + 37{,}0 + 36{,}6 = 220{,}8$.

On divise par le nombre de mesures : $\dfrac{220{,}8}{6} = 36{,}8$. Le mesor vaut 36,8 °C.

La valeur la plus basse est 36,4 °C à 6 h, soit 0,4 °C sous le mesor : c'est le moment où la température est la plus éloignée du niveau moyen, vers le bas.

Un rythme biologique se caractérise par sa période, son acrophase, son amplitude et son mesor ³.

L'acrophase est le sommet de la variation ³. Ici, la plus haute température est 37,2 °C : l'acrophase se situe à 18 h.

Les mesures couvrent une journée et la série recommence le lendemain : la période est de 24 heures.

Le mesor est une moyenne calculée à partir de toutes les mesures ³ ; il faut donc faire un calcul, il n'est pas écrit dans le tableau.

Les horloges biologiques interviennent sur la vigilance, la température corporelle, la régulation hormonale et le système immunitaire ².

Chez l'animal, on peut citer les pulsations cardiaques, les mouvements respiratoires et les cycles de l'ovulation ³.

Chez les végétaux, on peut citer la floraison, qui revient selon les saisons ³, ou la position des feuilles et des pétales, qui s'ouvrent ou se redressent selon l'heure de la journée ².

Le sommeil n'est donc qu'un rythme parmi beaucoup d'autres, mais il est très visible dans la vie quotidienne.

Ce fonctionnement continu, sans stimulus extérieur, se nomme le free running ².

L'expérience dure $6 \times 7 = 42$ jours.

Avec un cycle par jour, on observe 42 cycles en tout.

Le rythme se poursuit sans aucun repère de lumière ni de température. Il est donc produit par une horloge interne : il est endogène ².

Le rythme circadien est produit par une horloge interne qui fonctionne sur environ 24 heures ². Inès travaille et dort à contre-courant de cette horloge : on parle de désynchronisation.

Une désynchronisation avec le rythme circadien peut provoquer des troubles immunitaires, de l'humeur, de la régulation de la température, cardiovasculaires, du sommeil, de l'attention ou de la mémoire. Les travailleurs de nuit sont particulièrement concernés ³.

Une exposition excessive à la lumière artificielle la nuit perturbe le système hormonal, ce que l'on appelle une perturbation endocrinienne ³.

En 2007, le Centre international de recherche sur le cancer (CIRC, ou IARC), qui dépend de l'OMS, a classé le travail de nuit qui dérègle le rythme circadien comme « probablement cancérogène » ; la lumière artificielle nocturne fait partie des causes envisagées ³.

Les troubles décrits chez Inès (sommeil, humeur, attention) font partie de cette liste : ils sont cohérents avec une désynchronisation.

Un rythme biologique est une variation qui se répète de façon périodique ou cyclique dans l'organisme ³. L'alternance veille-sommeil en est un exemple très visible ³.

Ces rythmes jouent un rôle dans la synchronisation de nos comportements habituels, comme l'alimentation et le sommeil ³. Un sommeil irrégulier brouille donc l'ensemble.

Conseil 1 : garder des horaires de coucher et de lever aussi réguliers que possible, pour que l'horloge interne trouve des repères stables. C'est un raisonnement logique tiré du rôle de synchronisation des rythmes.

Conseil 2 : limiter la lumière artificielle forte le soir et la nuit, car une exposition excessive à l'éclairage artificiel nocturne perturbe le système hormonal ³.

Lien avec la santé : les horloges biologiques agissent sur la vigilance, la température, les hormones et le système immunitaire. Un dérèglement des rythmes peut aussi favoriser un surpoids ².