Le tronc cérébral

Mécanismes neurobiologiques et régulateurs du rythme veille-sommeil
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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