Décrits pour la première fois en 1729 par le mathématicien et astronome français Jean-Jacques Dortous de Mairan, des rythmes circadiens – « de période proche d’un jour », du latin circa, environ, et diem, jour – sont présents dans la plupart des organismes vivants. Celui qui marque le plus les vies quotidiennes des êtres humains est bien sûr le rythme veille-sommeil.

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  • Décrits pour la première fois en 1729 par le mathématicien et astronome français Jean-Jacques Dortous de Mairan, des rythmes circadiens – « de période proche d’un jour », du latin circa, environ, et diem, jour – sont présents dans la plupart des organismes vivants. Celui qui marque le plus les vies quotidiennes des êtres humains est bien sûr le rythme veille-sommeil. Un autre rythme facile à mesurer est celui de la température corporelle, qui passe par un maximum en fin de journée, et un minimum en milieu de nuit (avec une différence un peu inférieure à 1°C chez la plupart des individus). On sait depuis les années 1950 que ces rythmes reflètent l’existence d’horloges biologiques internes. Elles définissent un véritable temps subjectif. De nombreux organismes possèdent de telles horloges circadiennes, incluant les cyanobactéries, les plantes, les champignons et les animaux. Les organismes les plus étudiés par les chronobiologistes sont la plante modèle Arabidopsis thaliana (ou arabette des dames), la mouche du vinaigre (Drosophila melanogaster) et les rongeurs (souris, rats, hamsters), sans oublier Homo sapiens.Le tempo des horloges circadiennes est remarquablement indépendant de la température, et caractéristique de l’espèce considérée (pour l'homme, une valeur généralement acceptée est de 24,18 h ± 0,04 h, ce qui donne une idée de sa précision). Elles sont toutefois sensibles à l'environnement, qui assure leur remise à l’heure solaire d’un jour sur l’autre (notamment par les variations nycthémérales de lumière et de température). Ainsi, l’alternance jour-nuit synchronise ou « entraîne » les horloges circadiennes, et confère à l’organisme une périodicité de 24 heures précisément, bien que la période propre de son horloge soit un peu différente. Les horloges reçoivent donc des « signaux entrants » (appelés Zeitgebers, mot allemand signifiant littéralement « donneurs de temps ») qui contrôlent leur fonctionnement.En aval des horloges, à l'inverse, se trouvent leurs « sorties » : les processus biologiques dont elles contrôlent la périodicité et l’ordonnancement temporel, jusqu’au niveau comportemental. Les mécanismes de ce contrôle sont relativement mal connus. L’étude des horloges circadiennes conduit ainsi à une question centrale pour les neurosciences, celle du lien entre fonctionnement neuronal et comportement. Cette étude a également de nombreuses retombées potentielles pour la santé humaine.La capacité à mesurer le temps semble avoir une triple fonction. D’une part, l’organisme peut mettre en route tel ou tel processus physiologique (nutrition, photosynthèse, éclosion...) un peu à l'avance, pour l’activer pleinement au moment le plus favorable, plutôt que d’avoir à attendre un signal extérieur déclenchant : il vaut évidemment mieux anticiper que réagir après coup. D’autre part, une horloge centrale permet de synchroniser des horloges secondaires (ou périphériques) qui lui sont couplées. Le mode de couplage de chaque horloge détermine son déphasage par rapport à l’horloge centrale. Celle-ci sert ainsi de chef d'orchestre, assurant un ordre temporel entre des processus physiologiques variés, sans forcément chercher de simultanéité avec un phénomène extérieur. Enfin, l’horloge joue un rôle crucial dans les phénomènes saisonniers (reproduction, diapause et hibernation, notamment). Ils sont presque toujours contrôlés par la durée d’éclairement journalier, ou photopériode, que l’organisme mesure grâce à son horloge circadienne.
  • A circadian clock, or circadian oscillator, is a biochemical mechanism that oscillates with a period of 24 hours and is coordinated with the day-night cycle. Circadian clocks are the central mechanisms which drive circadian rhythms. They consist of three major components: A central oscillator with a period of about 24 hours that keeps time A series of input pathways to this central oscillator to allow entrainment of the clock A series of output pathways tied to distinct phases of the oscillator that regulate overt rhythms in biochemistry, physiology, and behavior throughout an organismThe clock is reset as the environment changes through an organism's ability to sense external time cues of which the primary one is light. Circadian oscillators are ubiquitous in tissues of the body where they are synchronized by both endogenous and external signals to regulate transcriptional activity throughout the day in a tissue-specific manner. The circadian clock is intertwined with most cellular metabolic processes and it is affected by organism aging. The basic molecular mechanisms of the biological clock have been defined in vertebrate species, Drosophila melanogaster, plants, fungi, bacteria, and presumably also in Archaea.The clock in vitro was pioneered by Takao Kondo’s lab in Nagoya University, Japan in 2005, who succeeded in reconstituting the circadian oscillation of cyanobacterial Kai C phosphorylation in vitro.Recent studies employing genomic approaches have further elucidated understanding of the circadian oscillator mechanism by providing a large-scale view into an organism's network and genetic architecture.
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  • Décrits pour la première fois en 1729 par le mathématicien et astronome français Jean-Jacques Dortous de Mairan, des rythmes circadiens – « de période proche d’un jour », du latin circa, environ, et diem, jour – sont présents dans la plupart des organismes vivants. Celui qui marque le plus les vies quotidiennes des êtres humains est bien sûr le rythme veille-sommeil.
  • A circadian clock, or circadian oscillator, is a biochemical mechanism that oscillates with a period of 24 hours and is coordinated with the day-night cycle. Circadian clocks are the central mechanisms which drive circadian rhythms.
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  • Horloge circadienne
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