Le tronc cérébral

Mécanismes neurobiologiques et régulateurs du rythme veille-sommeil
I.
Introduction
Etats de vigilance principaux : état d éveil, de SL et SP.
Régulation de la biorythmicité.
Historique de l’étude des biorythmes et leurs régulation :
Ces études débutent au début du XX siècle par observation des sujets en éveil ou en sommeil.
Ensuite on a procédé par obs microscopique des tissus et des cellules
Puis par ablation de certaines partie de cerveau ou par destruction de ces paries du cerveau
Par section de nerfs ou partie cérébrale
Puis par stimulation électrique et par implantation d’électrodes permanente
Récemment, plus de destruction cérébrale
Technique biochimique comme la bioluminescence
Techniques physiques IRM, TEP, Scanner
Ajd on allie svt les 2 types de techniques.
Livret page 7 tableau 4
Les plus gde avancées sont svt dues à l étude de pathologies congénitale, génétique ou par
accident.
II.
Facteurs endogènes et facteurs exogènes
Programmation temporelle de nos fonctions (être vivants + bactérie)
Régulation par des facteurs interne, endogène et par des facteurs externes ou exogènes.
La biorythmicité est de nature endogène, on est programmé pour fonctionner de façon
rythmique. Mais nous nous sommes influencé et régulé par des facteurs exogènes. Ils viennent
soit aider, facteurs synchroniseurs soit perturber, facteurs altérateurs le biorythme naturel.
A. Facteurs exogènes
1. Facteurs synchronisateurs
Renforce et synchronise les biorythmes naturels
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Ex : lumière, luminosité ambiante, durée du jour
Variations thermiques : chaud froid, influence la régulation car froid nuit inactivité
Variations sonores : bruit  journée, activité
2. Facteurs perturbateurs
i.
Altérations socio-écologiques
Ensemble du milieu ds lequel vit le sujet, sa famille, son milieu social, son mode de vie, son
hygiène de vie, son alimentation, ses types d’activités dans la journée.
Influence aussi l’état psychologique du sujet qui eux aussi vont influencer la qualité et la
quantité de sommeil, par ex le stress
ii.
Altérations socio-professionnelles
Horaires de T : réguliers ou irréguliers (3/8, travailler bcp 2 jours puis semaines de repos,
milieu de l’aviation avec décalage permanent entre la biorythmicité endogène et le milieu ext)
24 h sont nécessaires pour rattraper une heure de décalage horaire.  dysfonctionnemments
iii.
Altérations pathologiques
Du à des pathologies, maladies, affections
Ex : tumeurs, cancer, infections, lésions qui endommage une ou plusieurs stre cérébrales
perturbant le fonctionnement normale du cerveau
iv.
Altérations médicamenteuses
Svt se sont des effets secondaires : manque ou excès de sommeil.
v.
Altérations par prise de produits excitant ou stupéfiants
Ex : café, alcool, drogues
Psychotropes alimentant le cerveau et modifie la qualité de la veille et du sommeil.
vi.
Situation d’isolement
Svt expérimentation : pls mois en isolement total ds grotte sans aucune forme de com externe
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Pas de lumière, ni bruits externes : dérégulation arrive assez vite
Humain à tendance à avoir une durée de jours plus longue que 24h.
Sans régulation ext on rallonge la durée de la journée.
B. Facteurs internes
Horloge biologique génétiquement programmées
Programmation qui s applique à chacune des cellules de notre corps
Il existe dans notre cerveau des stres qui ordonnent et régulent l’horloge bio :
Les noyaux supra chiasmatique et épiphyse qui envoient sans arrêt des info a l ensemble des
cellules du corps des info pour préciser le rythme de l horloge.
Des gènes horloges = gènes compteurs de temps= gènes donneurs de temps ont été identifiés :
leur fonction est de donner le temps
Travaux ont commencé sur la drosophile : ou on a décelé 5 gènes. Mais certaines ont une
activité permanente : produit sans arret des protéines, d’autre sont une production rythmique
L action des 5 gènes conjointe construit la biorytmicité
Puis travaux chez la souris. Elle a aussi des gènes horloges dont certains sont communs à la
drosophile (cellules de base) d’autre sont spé chez la souris
Gène clock, Per 1, Per 2, Per 3
Les travaux dans le domaine veulent voir si ces gènes existent chez l être humain
Certaines Gènes communs à tous les espèces vivantes
Ces gènes peuvent être activés ou inhibé par la lumière
III.
Rôle de la lumière dans la régulation : NSC et épiphyse
Noyaux supra chiasmatiques (NSC)
Ex p 10 fig 17
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Chacune de nos cellules possède des gènes horloges elles ont donc une biorythmicité nat.
Mais elles ont partie intégrante de notre organisme ou il existe, dans le cerveau, des stres dont
le rôle est de synchroniser de façon permanente les autres cellules de l’organisme.
Chez les verts de terre l œil et des ganglions vont réguler la biorythmicité.
Chez les vertébrés il existe 2 zones impliqués ds cette régulation : l’épiphyse et les NSC. Elles
sont toutes 2 influencées par la lumière ambiante.
A. L’épiphyse
Son fonctionnement varie en fonction de la luminosité ambiante
Chez les vertébrés inf (poissons et reptiles) n intervient que l’épiphyse dans la régulation, pas
de role des NSC
Chez les vertébrés sup : les principaux rôles sont assumés par les NSC pas il faut aussi l
intervention de l’épiphyse même si elle a un rôle mineur.
L’activité de l’épiphyse est influencée par les NSC. L’épiphyse va libérer la mélatonine qui a
un rôle principal dans la régulation. Les NSC ordonnent à, l’épiphyse de libérer ou non de la
mélatonine (= neuro hormone)
Fig 15 Biosynthèse de la mélatonine dépendant de la luminosité solaire ambiante
La mélatonine est sécrétée par l’épiphyse suite aux ordres donnés par les NSC
Pendant la journée = moment ou la lumière ambiante est la plus importante  fabrication de
sérotonine avec un stockage diurne. Au fur et à mesure que la lumière ambiante baisse la
sérotonine, biochimiquement proche de la mélatonine, va se transformer en mélatonine. Au
cours de la nuit une gde Qté de mélatonine va être libérée.
Fig 1 variation journalière de la sécrétion de mélatonine
La pig absolu de mélatonine est vers 2h du mat avec plateau entre 2h et 4h
La mélatonine va agir sur ttes les cellules possédant des récepteurs à la mélatonine.
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Les tissus qui sont plus sensibles sont situé ds le SNC : hypothalamus (récepteur actif), rétine
de l’œil, le thalamus, le cervelet, l’hypothalamus, l’hippocampe, hypophyse, tronc cérébral et
NSC (feed back).
L’œil serait partie intégrante du cerveau car adaptation très fine des neurones.
Les tissus qui sont plus sensibles sont situés aussi situés dans le corps : système/tissus
cardiovasculaire, tissus immunitaires, tissus responsable des réponses inflammatoire.
La mélatonine agit sur ttes les cellules et en partie par les stres citées  production d un
signal qui vient modifier le métabolisme de ces cellules.
B. Les NSC
Fig 17
Il s’agit de noyaux pairs : un a droite, un a gauche, ils se trouvent dans la partie avant
inférieure de l hypothalamus. Ils sont juste au dessus du chiasma optique.
Chez l’être humain les NSC constituent le principal oscillateur circadien endogène. Ce sont
les gds ordonnateurs de nos biorythmes et vont agir sur le rythme de chacune des cellules
nous composant
Les cellules du NSC sont des cellules horloges.
En fig 17 Principale horloge biologique interne. Horloge autonome ( pas vraiment besoin ds
régulation ext car tres puissante dans sa régularité) et endogènes
Les cellules des NSC reçoivent des afférences et transmettent des efférentes, ils ont dc des
voies de sorties et d’entrée.
Les afférences viennent de cellules de la rétine dont la fonction est d etre en lien avec les NSC
Les efférences cibles en premier l’épiphyse puis les info sont diffusées à l’ensemble de
l’organisme via le sang grâce à la mélatonine.
Les NSC informent l’épiphyse des variations de lumière et la quantité de lumière.
L’épiphyse informe tt l’organisme avec la mélatonine mais il y a des cibles privilégiées :
hypothalamus, thalamus, rétine, hippocampe, cervelet, tronc cérébral … les tissus
cardiovasculaire, immunitaires et inflammatoire
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Les NSC sont les grands ordonnateurs du temps et coordonne la rythmicité de l’ensemble de
l’organisme.
Les cibles principales sont svt notés oscillateurs esclaves car dépendent directeurs de l
épiphyse et NSC et récupère une bonne partie de la régulation car retransmettent l info aux
autres cellules. Ils régulent les rythmes locaux = au niveau de leur stre proche.
L’organisme est aussi informé des variations annuelles et l organisme et son fonctionnement s
en voient modifiés. Comment s’effectue Synchronisation des rythmes annuels, pour un lieu de
vie donné ?
L’ensemble de l’hypothalamus (NSC + d’autres) va intervenir
Notre rythme nat endogènes serait plutôt de l’ordre de 320 à 340 jours et non 365. C’est donc
à l hypothalamus de nous synchroniser sur les 365 jours.
Chez certains organismes la synchronisation permet de réguler les rythmes reproducteurs
Chez l’humain plutôt régulation du rythme de l’humeur.
Il se trouve que l on a distingué des espèces de long jours et des espèces de court jours.
Les espèces de jours long se reproduisent vers le printemps ou l’été et les espèces court jours
se reproduisent à l’hiver ou l’automne.
IV.
Régions cérébrales et mécanismes neurobiochimiques impliqués
Il existe un gd nb de stre cérébrales impliquées ds la régulation, la principale sont les NSC.
Puis viennent l’épiphyse
Puis les autres stres citées plus haut : hypothalamus (récepteur actif), rétine de l’œil, le
thalamus, le cervelet, l’hypothalamus, l’hippocampe, hypophyse, tronc cérébral
A. Le tronc cérébral
La formation réticulée, les noyaux (= amas de somas neuronaux agglomérés, peu d axones) du
Raphé et le locus coeruleus, au sein du TC sont particulièrement impliqués dans la vigilance.
Le formation réticulée ressemble à un réseau de petits neurones, coulées cellulaire de petits
neurones avec des amas de somas qui sont les noyaux de Raphé et coeruleus.
Le formation réticulée à la longueur d un petit doigt. Va de la ME jusqu’au diencéphale.
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C’ets une zone extrêmement interconnectée : les petites cellules ont plus de synapses que les
neurones autres. Ils sont interconnecté s entre eux et avec d’autre stres.
Lieu de ttt de l’info très intense. 100 000 à 250 000 synapses par neurones. Lieu de
convergence des info entrantes et sortante.
La formation réticulée a intervient dans l’activité corticale et l’activité spinale, d vers le haut
et vers le bas. Rôle soit activateur soit inhibiteur.
Sorte d’interupteur on off de l’ensemble de l’organisme.
3. Les noyaux du Raphé
La formation réticulée du tronc cérébral
TC = mésencéphale + pont + bulbe
Noyaux du Raphé est un ensemble de noyaux du TC. Ces noyaux se projettent vers le haut et
le bas et agissent avec la sérotonine. C’est le principal lieu de sécrétion de sérotonine de tt
l’organisme
Fonctions dans le maintien de la vigilance, l’apparition et disparition des cycles veillesommeil. Et dans l’humeur ou l’agressivité car sont en lien avec le taux de SE dans
l’organisme.
Baisse de SE  anxiété, déprime voire dépression.
Fig 14 imaginer les noyaux du Raphé non pas unique mais dispatché
4. Le locus coeruleus
Pas noyaux uniques, il sont dispatché de façon latérale (droit et gauche) et ils y en a pls
division. Signifie bleu céleste.
Noyaux latéraux, un a gauche, un a droite et à l int on a des sous parties.
Ils sont dans la zone du mésencéphale et du pont, dc ds la partie plutôt sup.
Ce sont des neurones très interconnectés qui diffuse vers le haut (cortex, thalamus et
hypothalamus) et vers le bas (ME).
Ils informent le TC lui-même.
Ils fonctionnent avec la noradrénaline.
50% de la noradrénaline fabriquée dans le cerveau humain est fabriqué dans les locus
coeruleus.
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Organisation : la partie sup est nommée locus coeruleus et la partie inf locus coeruleus α.
La partie haute du locus coeruleus va être active pdt l’éveil et produise de la noradrénaline.
Cette partie est très ralentie pdt le sommeil lent et abolie pdt le SP
La partie inf du locus coeruleus : locus coeruleus α est inactive pdt l’éveil pdt l éveil et le SL
et très active pdt le SP. Provoque l’Inhibition des moto neurones de la ME.
Fig 11 3 niveaux du TC : apparition et maintien de l’éveil vers le haut
Apparition du SL au milieu
Apparition et maintien du SP en bas.
SL et SP ne sont pas ttt par les mêmes stres.
Fig 11 les régions en activations
Fig 12 : fonctionnement le formation réticulée pdt l’éveil : les info sont excitatrices vers le
haut (Diencéphale  cortex  néocortex)
Système réticulaire = partie de la formation réticulée qui continue dans le diencéphale.
Vers le bas, inhibition du fonctionnement pr ne pas faire apparaitre le SP ou le SL pdt l’eveil.
Fig 13 régulation du système d’éveil
Les info de l’ext (lumière, sons, mvt = afférences sensorielles) viennent réguler la formation
réticulée pdt l’éveil elle a un rôle activateur ascendante (Formation réticulée Ascendante
Motrice Activatrice) agit sur la partie réticulée du diencéphale (thalamus + hypothalamus) qui
vont à leur tour activer le cortex cérébral.
Boucle de rétroaction, feed back positif  Plus on est éveillé plus on va le rester.
Réaliser des activités physiques tard ds la journée maintiennent l’éveil à cause de la boucle
rétroactive positive.
Un très gd nb de stre cérébrales interviennent ds la régulation : NSC, épiphyse, TC
Les NT prépondérant ds cette régulation veille-sommeil : noradrénaline et sérotonine.
Sérotonine prépondérante ds la régulation du SL
Nora intervient dans le SP mais aussi dans l’éveil. En effet les tracés à EEG sont très
semblables
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Destruction des noyaux du Raphé impossibilité d’entrer en SL mais peut entrer en SP.
Qd on détruit le locus coeruleus α, disparait l atonie musculaire propre au SP  abs de
paralysie totale.
B. Le thalamus
Le thalamus a un rôle important dans l’endormissement et le sommeil. Il le pensait actif
uniquement dans l’éveil.
Le thalamus entre en sommeil avant le cortex délai de 2 à 25 min selon le sujet et les nuits.
Pr le passage à l’éveil il y a une véritable simultanéité, synchronicité entre l’éveil du cortex et
du thalamus.
Le délai différentiel entre l’endormissement du thalamus et du cortex explique les
hallucinations qu'on peut avoir en stade 1 du SL car cortex n’est pas régulé par le cortex, idée,
lien construction en dehors de contrôle par le thalamus.
Explique aussi Insomnie fatale familiale, suspense.
Qd complexité de la régulation, dg nb de stres impliquées, gd nb de molec impliquées en NT
(nora, SE) en Neurohormone (mélatonine)
Variabilité inter individuelle.
Variabilité intra individuelle du aux variations des facteurs externes
V.
Liens entre la vigilance et la thymorégulation/thermorégulation
?
J ai du merder qq part
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