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Plusieurs études
ont permis d'établir que l'oscillateur central du
NSC n’est pas la seule horloge biologique de l’organisme,
mais que les
gènes de notre horloge moléculaire sont également
exprimés de façon cyclique dans de nombreux tissus
périphériques comme le foie, le coeur, la peau,
les lymphocytes, etc.
Ces horloges périphériques sont
sous la coordination de l'horloge centrale du NSC qui subit
l’influence directe de la luminosité extérieure
pour se synchroniser. Une communication neuronale et humorale
entre l'horloge centrale et les horloges périphériques
permet ensuite à ces dernières de se synchroniser
à leur tour sur l’oscillateur central. D’autres
facteurs entraînants pourraient cependant
influencer les horloges périphériques comme la
prise des repas par exemple.
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En plus de son action
indirecte sur la production de mélatonine par l’entremise
de la glande pinéale, le noyau suprachiasmatique peut
aussi libérer certains peptides directement dans le
liquide céphalo-rachidien, comme l'arginine vasopressine pendant
le jour et du vasoactive intestinal peptide (VIP)
pendant la nuit.
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| LE NOYAU SUPRACHIASMATIQUE ET LA GLANDE
PINÉALE |
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Il y a, dans notre cerveau,
une région pouvant
conserver un rythme de base autonome même si les indices
du cycle jour-nuit sont supprimés.
Chez les mammifères, on a pu localiser cette « horloge
biologique » dans l’hypothalamus, en bordure du
troisième ventricule. Il s'agit du minuscule noyau suprachiasmatique
(NSC) dont les neurones sont parmi les plus petits du cerveau (comme
toutes les structures du cerveau sont bilatérales, il y
a en fait deux NSC, l'un à
droite et l'autre à gauche de l'axe de symétrie).
Pour plus de précision, notre
horloge centrale se resynchronise quotidiennement avec
des stimuli extérieurs comme la luminosité grâce
aux nerfs
optiques qui lui apportent cette information en provenance
de cellules
ganglionnaires spéciales de la
rétine.
Pour ce qui est des voies de sortie
du NSC, les axones qui en sont issus innervent principalement
l’hypothalamus et des
structures proches. Certains vont aussi rejoindre d’autres
parties du diencéphale et
d’autres encore se rendent jusqu’au mésencéphale.
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Enfin, une structure très importante
reçoit des signaux du NSC, bien que de manière
indirecte : il s'agit de la
glande pinéale (aussi appelée
épiphyse). Chez les oiseaux, les reptiles et les poissons,
cette petite glande située
au sommet du cerveau est sensible à la lumière
et coordonne elle-même des phénomènes
cycliques chez ces animaux. Chez les mammifères toutefois,
bien que la glande pinéale conserve sa capacité de
synthétiser de façon cyclique, en l’occurrence
la nuit, l’hormone mélatonine, elle ne constitue
pas en elle-même une horloge et la synthèse
cyclique de l'hormone est dépendante des signaux du
NSC.
La
mélatonine, parfois appelée « l’hormone
du sommeil », commence à être produite
par la glande pinéale à
la tombée du jour. Quand le niveau sanguin de
l’hormone s’élève, la température
corporelle baisse légèrement et le
besoin de dormir se fait de plus en plus sentir. Ce
niveau reste élevé pendant à
peu près 12 heures, puis redescend en début
de matinée quand la lumière du jour inhibe
l’activité de la glande pinéale. |
Si l’on revient à notre horloge centrale située
dans le NSC, on ne sait pas encore dans le détail comment
elle règle tant de comportements cycliques dans l’organisme.
| Mais on sait
qu’elle met à contribution la glande pinéale
et on a pu montrer qu’en détruisant les efférences
du NSC, on supprime également les rythmes circadiens. |
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Le
GABA étant le neurotransmetteur essentiel de pratiquement
tous les neurones du NSC, on peut s’attendre à un effet
inhibiteur sur les neurones qu’ils innervent. En plus de ces
voies axonales véhiculant les messages de sortie, il semblerait
que les neurones du NSC sécrètent avec une certaine
rythmicité de la
vasopressine, un peptide neuromodulateur. On a d’ailleurs
démontré que cette sécrétion cyclique
découlait du fait que la région promotrice du gène
de la vasopressine (son interrupteur, en quelque sorte) était
contrôlée par les mêmes protéines qui règlent les
boucles de rétroaction génétiques de base de
notre horloge moléculaire. Mentionnons enfin que les effets
de cette vasopressine sécrétée par les neurones
du NSC sont uniquement cérébraux, contrairement à la
vasopressine hypophysaire impliquée dans le métabolisme
de l'eau pour l’ensemble de l’organisme.
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