Le noyau suprachiasmatique, notre centre circadien

· 13 février 2019
Pour les neuroscientifiques, le noyau suprachiasmatique est le "maître horloger". Il régule nos rythmes circadiens. Toute altération de cette zone entraîne de l'insomnie et des pertes de mémoire.

Le noyau suprachiasmatique est situé dans la région antérieure de l’hypothalamus et contient environ 20 000 neurones. Sa fonction est aussi fascinante que déterminante : il joue le rôle de notre horloge interne, régulant les cycles du sommeil et de l’éveil. Ainsi, grâce aux stimuli qu’il reçoit par la rétine, il nous permet d’être plus ou moins actifs selon le moment de la journée où nous sommes.

Les êtres humains, comme les animaux, sont sensibles aux changements de leur environnement. La Terre et sa rotation établissent les modèles de lumière et de température qui conditionnent notre niveau d’activation. Tout cela facilite notre adaptation. Par conséquent, notre métabolisme est, d’une certaine manière, intimement lié à la nature (bien qu’il puisse parfois sembler que ce ne soit pas le cas).

Ces rythmes circadiens sont à leur tour régulés par certaines des zones les plus intéressantes de notre cerveau. Ainsi, des régions, comme le noyau suprachiasmatique, deviennent des « centres » régulateurs capables d’orchestrer des événements neuronaux et hormonaux précis pour contrôler des aspects comme le repos, l’énergie, la température corporelle ou la faim.

Voyons ensemble davantage de données à ce sujet.

« Regardez profondément dans la nature, et alors vous comprendrez tout beaucoup mieux. »

-Albert Einstein-

illustration du noyau suprachiasmatique

Le noyau suprachiasmatique : localisation et fonctions

En fait, nous disposons de plus d’un noyau suprachiasmatique. Nous en avons deux, et les deux sont situés dans chaque hémisphère cérébral et très près de l’hypothalamus. Ils sont également intégrés juste au-dessus du chiasme optique dans un but bien précis : recevoir les signaux captés par la rétine afin de réguler un grand nombre de processus biologiques.

D’autre part, des études, telles que celle publiée dans la revue Frontiers in Neuroscience par le Dr Joseph L. Bendot, n’hésitent pas à appeler le noyau suprachiasmatique le cerveau horloger. De plus, on sait que cette structure encéphalique favorise des processus aussi pertinents que la mémoire et l’apprentissage. Profiter d’un repos adéquat et réparateur est toujours essentiel pour notre cerveau et chacun de ses processus.

Ainsi, tout dysfonctionnement du système circadien est lié à des maladies allant des troubles du sommeil aux pertes de mémoire (particulièrement graves chez les personnes âgées).

Comment fonctionne le noyau suprachiasmatique ?

Le fonctionnement du noyau suprachiasmatique est complexe. Les processus biochimiques qu’ils déclenchent sont aussi précis que compliqués. Cependant, nous pouvons comprendre plus facilement leur développement si nous les divisons en étapes :

  • Cette zone reçoit des informations sur la lumière ambiante à travers notre rétine.
  • La rétine ne possède pas seulement des photorécepteurs pour distinguer les formes et les couleurs. Elle intègre également des cellules ganglionnaires, riches en un pigment appelé mélanopsine.
  • Ce pigment et ses cellules transportent l’information directement au noyau suprachiasmatique. Plus tard, après analyse des informations reçues, il enverra des signaux au ganglion cervical supérieur pour que la glande pinéale, ou épiphyse, sécrète ou inhibe la production de mélatonine.
  • S’il fait nuit et qu’il n’y a pas de stimulation solaire, la sécrétion de mélatonine augmente pour réduire le niveau d’activation et favoriser le sommeil.
la rétine et le noyau suprachiasmatique

Le noyau suprachiasmatique est le maître du reste de nos « horloges internes »

Depuis des décennies, les scientifiques en savent plus sur cette structure grâce à la mouche drosophile. Comme nous le savons bien, cet insecte et son étude nous offrent des informations précieuses sur les principes fondamentaux de la biologie et de la génétique.

Aujourd’hui, nous savons que le noyau suprachiasmatique nous aide à maintenir les rythmes circadiens en coordonnant la synchronisation de nombreuses autres « horloges circadiennes » internes. Parce qu’au-delà de ce que cela peut paraître, notre corps et notre cerveau possèdent des centaines de mécanismes qui régulent d’innombrables processus et comportements.

Les processus qui le noyau suprachiasmatique aiderait à réglementer seraient les suivants :

  • Il contrôlerait notre sensation de faim
  • Il régulerait nos processus digestifs
  • Il favoriserait l’hibernation chez les animaux
  • Il régulerait notre température corporelle
  • Il régulerait également la production d’hormones, telles que les hormones de croissance
  • Il encouragerait le cerveau et notre corps à effectuer des tâches d’entretien et de récupération pendant la phase REM

Altérations du noyau suprachiasmatique

Le fonctionnement du noyau suprachiasmatique peut être altéré par de nombreux facteurs. Beaucoup d’entre eux dérivent de nos habitudes de vie :

  • Être éveillé la nuit devant nos appareils électroniques
  • Ne pas suivre une routine fixe dans nos horaires
  • Subir le décalage horaire
  • Vivre dans des villes très polluées

De plus, le noyau suprachiasmatique a une relation directe avec l’hypophyse et la production de mélatonine. Comme nous pouvons le deviner, il est courant qu’en vieillissant, les niveaux de cette hormone diminuent. Tout cela entraîne des troubles du sommeil, de la fatigue, des pertes de mémoire, de l’épuisement et du découragement, entre autres.

On a également constaté que les maladies neurodégénératives, comme la maladie d’Alzheimer, entraînent une perte progressive des neurones qui composent le noyau suprachiasmatique.

Essayons donc (dans la mesure du possible) de prendre soin de nos routines. L’idéal serait que nous commencions à suivre des horaires plus ou moins fixes, ainsi que nous régulions notre exposition à la lumière bleue de nos appareils électroniques.

 

  • Benarroch, E. E. (2008). Suprachiasmatic nucleus and melatonin Reciprocal interactions and clinical correlations. Neurology, 71(8), 594-598.
  • Mirmiran, M., Swaab, D. F., Kok, J. H., Hofman, M. A., Witting, W., & Van Gool, W. A. (1992). Circadian rhythms and the suprachiasmatic nucleus in perinatal development, aging and Alzheimer’s disease. Progress in brain research, 93, 151-163.
  • Moore, R. Y. (2007). Suprachiasmatic nucleus in sleep–wake regulation. Sleep medicine, 8, 27-33.
  • Joseph L. Bedont (2014) Constructing the suprachiasmatic nucleus: a watchmaker's perspective on the central clockworks. Frontiers in Neurology DOI 10.3389/fnsys.2015.00074