Les fondements astronomiques du cycle basique veille/sommeil
A - Les synchronisateurs externes (environnementaux)
1. La rotation de la Terre autour du soleil et sur elle-même : le nycthémère
Comme l'a montré Copernic avec son sytème héliocentrique (1), la rotation de la Terre autour du soleil et sur elle-même entraîne en 24 heures une alternance de luminosité et d'obscurité qui s'accompagne, par voie de conséquence, d'une modification notable de la température.
Dénommé nycthémère (du grec nukhthêmeron, mot composé à partir de nux, nuktos, «nuit», et hêmera, «jour»), cette alternance quotidienne du "jour" (2) (de la journée) et de la nuit (nuitée) est la source physique environnementale du cycle basique veille/sommeil. Régulé par les variations rythmiques de luminosité et de température, ce cycle nycthéméral se traduit naturellement par un cycle d'activité/repos. Il existe chez la plupart, si ce n'est la totalité, des espèces animales et/ou végétales.
Notes
1. L'astronome polonais Nicolas Copernic doit être considéré comme l'un des plus grands génies de son époque. Il a conquis une gloire universelle grâce à sa théorie du mouvement de la Terre et des planètes. Dans son système héliocentrique (connu, depuis lors, sous le nom de système de Copernic), toutes les planètes tournent autour du Soleil, et la Terre n'est plus qu'une planète comme les autres, dont la rotation sur elle-même donne l'alternance du jour et de la nuit. Malgré la grande simplicité de son système, Copernic ne réussit pas à faire admettre ses idées à ses contemporains. À côté de son intérêt astronomique, l'oeuvre de Copernic eut une portée philosophique immense. Elle marqua l'un des tournants essentiels de la pensée, ébranlant la vision médiévale du monde, qui plaçait l'homme au centre d'un univers fait pour lui. Cela explique les réactions violentes qu'elle souleva pendant plus de deux siècles.
2. Le mot jour, en français, est une source de confusion puisqu'il désigne à la fois la journée (période de temps du lever au coucher du soleil) et la journée plus la nuitée (période de temps déterminée par la rotation de la Terre sur elle-même : 24 heures).
2. L'inclinaison de l'axe de la Terre : l'inégalité du jour et de la nuit (la photopériode)
Source Wikipedia
L'inclinaison de l'axe ou obliquité est une grandeur qui donne l'angle entre l'axe de rotation d'une planète (ou d'un satellite naturel d'une planète) et une perpendiculaire à son plan orbital. |
L'inégalité du jour et de la nuit à la surface de la terre
Dans le croquis ci-dessus, où la révolution de la Terre est supposée être vue «par le dessus», on voit la variation de la durée du jour et de la nuit pour différents points de la surface terrestre. Le point B est situé dans les régions polaires nord et connaît une situation intermédiaire. Il a une durée de jour égale à la durée de la nuit aux équinoxes de mars et de septembre, donc 12 heures de jour et 12 heures de nuit. À partir du mois de mars, la durée du jour augmente, jusqu'à ce qu'on arrive à des journées sans nuit : le jour dure 24 heures. Ces journées se répartissent autour du solstice de juin et le nombre de ces journées augmente quand on se rapproche du pôle. Puis, à nouveau on rencontre des journées avec des nuits (après juin et avant septembre) : la durée du jour diminue, mais reste supérieure à celle de la nuit jusqu'à l'équinoxe de septembre. À partir de la fin septembre, la durée du jour devient inférieure à celle de la nuit. Arrive un moment (avant décembre) où il n'y a plus de jour. Ces journées sans jour se répartissent autour du solstice de décembre et leur nombre augmente quand on se rapproche du pôle. Source : Wikipedia |
Du fait de l'inclinaison de l'axe de rotation de la Terre (23 ° environ), la durée du jour et de la nuit sur le globe varie énormément en fonction des latitudes et de la période de l'année (1), sauf à l'équateur où les durées de l'éclairement et de l'obscurité sont toujours égales, et aux équinoxes où les durées des jours et de nuits sont les mêmes partout sur la planète quelles que soient les localités considérées (2).
Les variations saisonnières de la photopériode (durée d'eclairement) engendrées par l'inégalité des jours et des nuit sont responsables de nombreux changements biologiques et/ou comportementaux chez les animaux (entrée en hibernation, par exemple) et chez les végétaux (3), Chez l'homme, par contre, pour des raisons socio-culturelles, cette variation de la photopériode a peu d'influence aujourd'hui sur le cycle basique veille/sommeil.
Notes
1. Pour la France, la variation atteint au maximum plus ou moins quatre heures lors des solstices.
«En Islande, pays situé à la limite du cercle polaire, «la durée du jour en hiver est quasiment la même qu’en France à la même période, sauf en décembre-janvier où les jours sont très courts (4 à 5 h environ). Cette période est particulièrement propice aux aurores boréales. De couleurs et de formes variées, ces aurores illuminent le ciel de leur éclat féerique. Des excursions "A la poursuite des aurores boréales" sont d’ailleurs organisées pour faire vivre cette aventure au cœur des nuits les plus sombres, loin des lumières de Reykjavik. Ensuite, à partir de février, la durée du jour augmente très rapidement pour atteindre une durée de 18 heures en mai et de 22 heures en juin-juillet ! C’est le phénomène du soleil de minuit avec une luminosité magique pour le plus grand plaisir des photographes. En août, la durée du jour commence à diminuer très lentement à nouveau.» Cf. Vivatours Islande
2 et 3. Voir Photopériodisme
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B - Les synchronisateurs internes : le cycle circadien
Au fil du temps et de notre évolution, le cycle nyctéméral externe s'est vu intégré au plan interne de notre fonctionnement, engendrant une horloge biologique relativement indépendante du nycthémère : le cycle circadien.
Le terme «circadien», inventé par Franz Halberg, vient du latin circa, «environ», et diem, «jour», et signifie littéralement «presque un jour». Au sens strict, les rythmes circadiens sont endogènes. Ils sont produits par des horloges biologiques, qualifiées elles aussi de circadiennes. Celles-ci «tournent» même en l'absence de tout stimulus extérieur (références spatio-temporelles), comme l'ont montré différentes recherches.
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Plus ou moins synchronisé avec le cycle nyctéméral, le rythme circadien peut être perturbé, par exemple, par le phénomène du décalage horaire associé aux longs voyages en avion, par le changement d'heure saisonnier ou le travail de nuit, imposant à l’organisme de resynchroniser son rythme circadien avec un nouveau rythme nycthéméral.
A noter que chez l'homme, le rythme circadien n'est pas présent à la naissance. Les nouveau-nés dorment autant le jour que la nuit. Vers huit semaines, la plupart d'entre eux commencent à établir un début de rythme circadien.
* Comme celles de N. Kleitman en 1938, de Michel Siffre en 1962, et de J. Aschoff.
Les différents rythmes biologiques Un rythme biologique se caractérise par sa période : intervalle de temps mesuré entre deux épisodes qui vont se reproduire à identiques d'eux-mêmes au cours de la variation.
Source : Wikipedia |
