Noyau suprachiasmatique: emplacement, fonctions et modifications

Le noyau suprachiasmatique (NSQ) est composé de deux petites structures cérébrales (une dans chaque hémisphère cérébral) composées de neurones qui régulent les rythmes biologiques.

Ces structures ont la forme d'ailes et ont la taille de la pointe d'un crayon. Ils sont situés dans la partie antérieure de l'hypothalamus.

Le noyau suprachiasmatique se caractérise par être notre horloge interne, contrôlant nos rythmes circadiens. Il est responsable de la génération des cycles de sommeil et de réveil proches de 24 heures.

Cela déclenche une série d'événements neuronaux et hormonaux afin de contrôler différentes fonctions de l'organisme au cours du cycle de 24 heures. Pour cela, il utilise environ 20 000 neurones. Cette structure interagit avec de nombreuses autres régions du cerveau.

Même sans signaux météorologiques externes, ces rythmes biologiques sont maintenus. Cependant, la lumière du soleil et d'autres stimuli environnementaux influencent le maintien de ce cycle de 24 heures. C'est-à-dire que la lumière doit réajuster l'horloge interne chaque matin pour que l'organisme reste en synchronisme avec le monde extérieur.

Les recherches effectuées avec des neurones individuels du noyau suprachiasmatique montrent que chacun d'entre eux est une horloge fonctionnelle. Celles-ci sont synchronisées avec l'activité de leurs cellules voisines.

De nombreuses expériences ont montré que les fluctuations du cycle circadien humain sont maintenues même lorsque nous sommes isolés de la lumière du jour.

Par ailleurs, lors des expériences sur des rongeurs dans lesquelles les noyaux suprachiasmatiques ont été détruits, leurs cycles de sommeil et de veille sont devenus totalement désorganisés.

Il semble que ce mécanisme soit non seulement endogène, mais aussi d'origine génétique. Ces rythmes sont activés par l'activité cyclique de certains gènes. En particulier, l'activité circadienne est le reflet d'un schéma d'expression rythmique de gènes essentiels. Celles-ci sont appelées "gènes d'horloge".

Emplacement

Le noyau suprachiasmatique est situé à la base du cerveau, à côté de l'hypothalamus. Son nom vient du fait qu’il se situe au-dessus du chiasma optique, là où les nerfs optiques se croisent. Ils sont situés bilatéralement de chaque côté du troisième ventricule cérébral.

Ce noyau est dans un endroit stratégique pour pouvoir recevoir des signaux des nerfs optiques, indiquant l'intensité de la lumière qui pénètre dans la rétine.

Fonctions

Les êtres vivants se sont adaptés à l'environnement existant dans le but de maintenir la survie de l'espèce. Pour cela, ils ont développé deux états fondamentaux de comportement: l'activité et le comportement adaptatif, et le repos.

Chez les mammifères, ces états sont identifiés comme étant la veille et le sommeil. Celles-ci se déroulent par cycles précis de 24 heures qui ont évolué pour s'adapter au cycle solaire de la lumière et des ténèbres.

On sait maintenant que ces rythmes circadiens se retrouvent dans les cellules de l’ensemble du corps. Le noyau suprachiasmatique est le stimulateur circadien qui contrôle les temps de repos, l'activité, la température corporelle, la faim et la sécrétion hormonale. À cette fin, il se coordonne avec d'autres régions du cerveau et d'autres tissus corporels.

Avec l'exposition à la lumière, le noyau suprachiasmatique nous dit qu'il est temps d'être éveillé. Il augmente la température corporelle et augmente la production d'hormones telles que le cortisol.

En outre, il retarde la libération d'hormones telles que la mélatonine, dont l'augmentation est liée au début du sommeil et se produit généralement lorsque nous percevons que l'environnement est sombre. Ces niveaux restent élevés toute la nuit afin que nous puissions dormir correctement.

Les neurones émettent des potentiels d'action dans des rythmes de 24 heures. Plus précisément, à midi, la cadence de déclenchement des neurones atteint un niveau maximal. Cependant, à la tombée de la nuit, les potentiels d'action diminuent leur fréquence.

La partie dorsomédiale de ce noyau est celle qui serait responsable des cycles endogènes de 24 heures. C'est-à-dire que nous pouvons maintenir nos rythmes circadiens tout en nous maintenant dans le noir.

Comment fonctionne le noyau suprachiasmatique?

Lorsque la lumière ambiante atteint la rétine, elle active des cellules photosensibles appelées cellules ganglionnaires. Ces cellules convertissent les particules lumineuses (photons) en signaux électriques. Les neurones de la rétine envoient ces signaux par les nerfs optiques.

Ces nerfs se croisent pour former le chiasma optique. Plus tard, les informations visuelles atteignent l'arrière du cerveau, appelé le lobe occipital. Là, il est traité sous forme d'images que nous percevons consciemment.

Cependant, il existe un groupe de neurones qui partent du chiasme optique et atteignent le noyau suprachiasmatique pour exercer les fonctions cycliques de l'organisme. Ainsi, ce noyau décide d'activer ou d'inhiber la glande pinéale afin qu'elle sécrète différentes hormones. Parmi eux, la mélatonine.

Les influences circadiennes des neurones du noyau suprachiasmatique se propagent à travers les différents organes cibles du corps par différents signaux neuronaux et par la circulation de la mélatonine.

Le noyau suprachiasmatique régule la sécrétion de mélatonine par la glande pinéale en fonction de la lumière et de l'obscurité de l'environnement. La mélatonine est une substance qui contrôle le sommeil et d'autres activités cycliques du corps.

La mélatonine a une fonction qui consiste à composer chaque heure du jour et à indiquer un calendrier indiquant la période de l'année à tous les tissus du corps.

Il a été constaté que les altérations de la mélatonine sont liées aux troubles du sommeil typiques du vieillissement, de la maladie d'Alzheimer et d'autres maladies neurodégénératives. En fait, il semble avoir des effets antioxydants, protégeant nos neurones.

Altérations du noyau suprachiasmatique

L'activité de la peut être modifiée à différents stades de la vie. Par exemple, chez les adolescents, les niveaux de mélatonine augmentent plus tard que chez la plupart des enfants et des adultes. C'est pourquoi ils peuvent avoir du mal à se coucher tôt.

Par contre, chez les personnes âgées, il y a de plus en plus de réveils nocturnes car la libération de mélatonine est modifiée à mesure que nous vieillissons.

Le fonctionnement du noyau suprachiasmatique peut être dérégulé par des facteurs externes. C'est ce qui se passe avec le décalage horaire ou si nous ne maintenons pas une routine quotidienne et ne forçons pas notre corps à rester éveillé la nuit.

Il est important de noter que, dans les maladies neurodégénératives telles que la maladie d'Alzheimer, les rythmes circadiens sont altérés en raison de la perte progressive de neurones dans le noyau suprachiasmatique.