Chronobiologie
La chronobiologie est l'étude des rythmes biologiques.
Par exemple, la chronobiologie nous a appris que le pic de sécrétion du cortisol se situe à 8h.
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Les rythmes biologiques
La chronobiologie distingue principalement :
- les rythmes ultradiens (fréquence plus rapide que le jour, c'est-à-dire durée inférieure à 24h) sont cycles courts de quelques secondes pour le rythme cardiaque jusqu'à 90 minutes pour le rythme du sommeil ;
- les rythmes infradiens (fréquence plus lente que le jour, durée supérieure à 24h) :
- rythmes longs de 28 jours pour les sécrétions hormonales chez la femme (menstruations),
- rythmes annuels de migrations,
- rythmes d'hibernations des animaux,
- les rythmes circadiens d'environ 25 heures (ou de 24 heures et une quinzaine de minutes, selon d'autres sources). La plupart de nos fonctions (et notamment l'alternance veille/sommeil) y obéissent. Il sont régulés par une région du cerveau : l'hypothalamus, proche de l’hypophyse. L’hypothalamus fait le lien entre le psychisme et les fonctions périphériques. C’est le siège supérieur du système neuro-végétatif, il intervient dans le sommeil et la régulation des glandes endocrines. Son fonctionnement est lié à celui de l’hypophyse. L’hypothalamus est une véritable horloge biologique à lui seul et il faut le placer au premier plan, lorsqu’on étudie le rythme circadien de l’homme – on dira pour simplifier qu’il est le chef d’orchestre de celui-ci puisqu’il comporte un noyau dit « suprachiasmatique » qui est l’âme de notre chronobiologie, lui-même relié au système photique de la rétine. L’activité électrique et biochimique y est spontanée et d’une constance exceptionnelle. Les informations proviennent du monde extérieur par la rétine et sont transmises à l’épiphyse, ou glande pinéale. L’hypothalamus est au cœur de nos fonctions vitales.
Acrophase et batyphase
L'activité, quelle qu'elle soit (sécrétion d'une substance, potentiel physique, capacité de concentration) suit des cycles de forme globalement sinusoïdale. Le pic d'activité (sommet de la sinusoïde) se nomme l'acrophase, et le « creux de la vague » se nomme la batyphase.
Exemples
En France, Michel Siffre est considéré comme un pionnier de cette discipline. Du 18 juillet au 14 septembre 1962 il a réalisé la première expérience d'isolement hors temps dans le gouffre de Scarasson, à 2 000 m d'altitude dans les Alpes du sud.
Attention durant un cours
François Testu (Université de Tours), a étudié les ryhtmes d'apprentissage chez l'enfant, en faisant faire des exercices simples et en regardant les taux de réussite selon les heures. Il a observé la présence de deux acrophases, vers 11h et 17h30, et de deux batyphases, vers 13h30 (digestion du déjeuner) et 03h30 (milieu de la nuit).
Outre ce cycle circadien d'attention, on note aussi un cycle ultradien d'environ 90 minutes. Par exemple après le début d'un cours, l'attention est à son maximum après environ 25 minutes, puis décroît et la batyphase se situe vers 75 minutes.
Ces deux phénomènes sont bien connus des enseignants, et justifient des durées de cours de l'ordre d'une heure avec des pauses permettant de gérer les batyphases.
Vigilance aux commandes
Des études sur la sécurité routière montrent qu'il y a un pic d'accident à quatre heures du matin, et un autre entre treize et seize heures [1]. Ces pics correspondent à une baisse de la vigilance, à des assoupissements ; en France, la somnolence est responsable d'un accident sur cinq sur route et d'un accident sur trois sur autoroute [2]. Le pic d'assoupissement du début de l'après-midi est souvent confondu avec la digestion, qui n'en est qu'un facteur aggravant surtout en cas de repas gras ou d'absorption d'alcool. Par ailleurs, on note des cycles de vigilance d'une heure et demie à deux heures, ce qui justifie les recommandations des pouvoirs public de faire une pause toutes les deux heures sur les longs trajets.
Ces variations de vigilance sont très étudiées dans le cas de surveillance du pilotage des navires (organisation en quarts) ou de salles de contrôles d'installation industrielles (usines chimiques, centrales nucléraires) ou de traffic (tour de contrôle, Cross). La plupart des catastrophes industrielles de l'époque moderne se sont produites au coeur de la nuit, à un moment de vigilance moindre (on peut y ajouter le naufrage du Titanic : période critique, aux alentours de 2-3h00 du matin).