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Aide Lien : Rhythms of life: the biological clocks that control the daily lives of all living things Lien : Melatonin and Circadian Rhythm Disorder Lien : suprachiasmatic nucleus
Lien : Voies nerveuses entre le NSC et la glande pinéale Lien : Sigma receptor modulation of noradrenergic-stimulated pineal melatonin biosynthesis in rats Lien : La Pinéale, la Mélatonine et les Rythmes Biologiques Lien : The pineal gland
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Chercheur : Giles E. Duffield
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Expérience : Circadian Rhythms in the Suprachiasmatic Nucleus are Temperature-Compensated and Phase-Shifted by Heat Pulses In Vitro
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Lumière, mélatonine et système immunitaire


Des récepteurs à la mélatonine sont présents sur les neurones des noyaux suprachiasmatiques de la plupart des espèces. Ceci suggère une régulation de type rétroaction négative pour la sécrétion de la mélatonine. Des expériences ont d’ailleurs démontré que la mélatonine exogène est capable d'agir sur le fonctionnement de l'horloge biologique en entraînant l'activité locomotrice circadienne de différents rongeurs.

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LE NOYAU SUPRACHIASMATIQUE ET LA GLANDE PINÉALE

A l'origine des rythmes circadiens se trouvent les noyaux suprachiasmatiques (ou NSC), oscillateur central de notre horloge biologique. Ces deux noyaux de l'hypothalamus antérieur de quelques dizaines de milliers de petits neurones chacun ont un rythme d'activité biochimique et électrique spontané. Celle-ci est cependant entraînée et synchronisée par la lumière du jour par l'entremise de la voie rétino-hypothalamique.

À partir des noyaux suprachiasmatiques, les informations sont relayées à plusieurs structures dont la glande pinéale par une voie polyneuronale complexe. On s’attendrait en effet à ce que les voies nerveuses qui relient ces deux structures du diencéphale le fassent directement. Or il n’en est rien : elles font un long détour par la moelle épinière, avant de revenir à la glande pinéale située pourtant tout près de l’hypothalamus.

 

Durant la journée, l’activité du NSC diminue celle d’une autre région de l’hypothalamus, le noyau paraventriculaire (la flèche rouge indique cette inhibition). Les axones du noyau paraventriculaire descendent ensuite jusqu’aux neurones sympathiques préganglionnaires de la corne latérale de la moelle épinière. À leur tour, ces cellules modulent l’excitabilité de neurones des ganglions cervicaux supérieurs dont les axones projettent finalement sur la glande pinéale (aussi appelée épiphyse).

Tout ce trajet excitateur est indiqué en vert sur le schéma ci-haut. Comme il n’y a qu’une connexion inhibitrice (celle du NSC au noyau paraventriculaire) dans ce circuit, on comprend comment l’excitation lumineuse de la lumière du jour dans le NSC diminue en bout de ligne la production de mélatonine par la glande pinéale. Inversement, quand le soleil se couche, l’influence de la connexion inhibitrice diminue et permet aux connexions excitatrices d’augmenter la sécrétion de mélatonine dans la pinéale.

C’est la noradrénaline qui est le neurotransmetteur principal régulant l'activité de la glande pinéale. En se fixant sur ses récepteurs, la noradrénaline active une cascade de seconds messagers faisant intervenir l’adényl cyclase et son produit l’AMP cyclique. Cet AMP cyclique contribue à la synthèse de la mélatonine à partir de son précurseur le tryptophane. 

Cette mélatonine est déversée dans la circulation sanguine et peut ainsi atteindre tous les organes du corps. C’est ainsi qu’elle participe à la modulation des circuits du tronc cérébral qui contrôlent en dernier ressort le cycle veille-sommeil.

Les noyaux suprachiasmatiques ne sont plus considérés comme une entité uniforme, mais à l'instar d'autres noyaux plutôt comme un ensemble d’unités fonctionnelles distinctes et interconnectées. En s’appuyant sur les neuropeptides produits par les différents neurones des NSC ainsi que sur l’organisation fonctionnelle des afférences et des efférences de cette structure, on distingue maintenant le NSC ventral et le NSC dorsal.

Il semble que les neurones du NSC ventral seraient moins des horloges mais plutôt l'endroit du NSC qui reçoit les afférences tandis que ceux du NSC dorsal constitueraient la véritable horloge endogène robuste du NSC. De plus, certains travaux ont démontré chez le rat que, dans une situation de décalage horaire, l’entraînement lumineux qui permet de resynchroniser l’horloge se ferait beaucoup plus rapidement dans le NSC ventral que dans le NSC dorsal.

Or on a découvert que le neurotransmetteur GABA excite les cellules du NSC dorsal mais inhibe celles du NSC ventral. Des effets opposés pourraient avoir une influence sur le temps de réaction différent des deux sous-régions du NSC lors d’un changement d’horaire. Cette découverte ouvre donc de nouvelles perspectives sur les mécanismes à l’origine du malaise ressenti lors d’un décalage horaire.


Source: Hugues Dardente et Nicolas Cermakian, Médecines/Science, Volume 21, numéro 1 (Janvier 2005)

Lien : Les noyaux suprachiasmatiques : une horloge circadienne composée Lien : The clock in the dorsal suprachiasmatic nucleus runs faster than that in the ventral Lien : A GABAergic mechanism is necessary for coupling dissociable ventral and dorsal regional oscillators within the circadian clock Lien : An Abrupt Shift in the Day/Night Cycle Causes Desynchrony in the Mammalian Circadian Center
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