Sleep Science · Rythme circadien
L'horloge intérieure
À trois heures du matin et à quatre heures de l'après-midi, la vigilance baisse, même si tu as dormi. Ce n'est ni un hasard ni une faiblesse. C'est une horloge que le corps porte en lui, et que la volonté ne déplace pas. Choisis une heure et regarde ce qui se passe.
En ligneScénario
Ta journée
Marge large Au-delà du seuil Tu dors Pics des accidents liés au sommeil
Réveil à 7 h, coucher à 23 h. La couleur de l'anneau montre la marge que le corps te laisse, heure par heure.
01La lumière
Le matin remet l'horloge à l'heure
L'horloge interne ne tourne pas exactement en 24 heures. En laboratoire, sous une lumière très faible, son tour dure un peu plus : en moyenne 24 heures et 11 minutes. Sans correction, elle prendrait un peu de retard chaque jour. Czeisler et al. 1999
C'est la lumière qui la remet à l'heure. Dans la rétine, en plus des cellules qui nous servent à voir, il y en a d'autres qui contiennent une substance appelée mélanopsine. Découvertes chez le rat et la souris, elles existent aussi dans la rétine humaine. Elles ne servent pas à voir : elles mesurent la quantité de lumière, surtout la lumière bleue, et envoient le signal directement à l'horloge du cerveau. Berson et al. 2002 Hattar et al. 2002 Hannibal et al. 2017
La lumière entre, l'horloge se remet à l'heure
Au volant
La lumière du soir retarde l'horloge. Dans une étude, les personnes qui lisaient pendant des heures sur une tablette avant de dormir se sont endormies plus tard et étaient moins vigilantes le lendemain matin. Une étude menée à Bâle a montré qu'un écran à LED, plus riche en lumière bleue, fait baisser la mélatonine du soir davantage qu'un écran classique. Chang et al. 2015 Cajochen et al. 2011
02Le cerveau
Le chef d'orchestre
Le signal de la lumière arrive à un petit groupe de neurones à la base du cerveau, au-dessus du point où les nerfs optiques se croisent. Ce groupe s'appelle le noyau suprachiasmatique : c'est l'horloge principale. Mohawk et al. 2012
De là, il donne le tempo au reste du corps : à la température, aux hormones, à la faim et à la vigilance. Le soir, il lance la production de mélatonine, l'hormone de la nuit biologique. Le jour, il pousse pour te garder éveillé. Mohawk et al. 2012 Arendt & Skene 2005
De l'horloge au corps
Au volant
L'horloge ne sait pas que tu conduis. À trois heures du matin, elle indique la nuit, même en voiture, même avec la radio allumée. Mohawk et al. 2012
03Les deux forces
Deux forces, une seule somnolence
La somnolence que tu ressens naît de deux forces. La première est la pression du sommeil : elle augmente à chaque heure d'éveil et ne se dissipe qu'en dormant. L'une des molécules qui la signalent est l'adénosine : dans les études sur l'animal, elle s'accumule dans le cerveau pendant l'éveil et diminue pendant le sommeil. Porkka-Heiskanen et al. 1997 Landolt 2008
La seconde est l'horloge, qui sert de seuil : le jour, elle relève ce seuil et te garde éveillé même avec beaucoup de pression ; la nuit, elle l'abaisse, quoi que tu aies fait. Le modèle qui réunit les deux forces est né à Zurich, avec Alexander Borbély, et depuis plus de quarante ans il aide à comprendre comment fonctionne le sommeil. Daan et al. 1984 Borbély et al. 2016
En laboratoire, on le voit bien : huit hommes ont vécu plus d'un mois sans savoir quelle heure il était, avec des journées de 28 heures. Le sommeil et l'éveil ont suivi les deux forces à la fois. Dijk & Czeisler 1995
Une nuit courte laisse plus de pression dès le réveil, et la marge se resserre déjà le matin. Sur autoroute, après une nuit de seulement deux heures de sommeil, les jeunes conducteurs de l'étude ont franchi les lignes de marquage bien plus souvent, dès le début du trajet. Philip et al. 2005
La pression du sommeil contre le seuil de l'horloge
Au volant
Au cœur de la nuit, les deux forces poussent du même côté : la pression est haute et l'horloge descend vers son minimum, qu'elle atteint avant l'aube. Le café aide un moment parce qu'il empêche l'adénosine d'agir, pas parce qu'il l'enlève. Landolt 2008 Philip et al. 2006
04La cellule
Une horloge dans presque chaque cellule
Dans presque chaque cellule du corps, il y a une petite horloge faite de gènes et de protéines. Deux protéines, CLOCK et BMAL1, allument les gènes PER et CRY. Les protéines PER et CRY s'accumulent, entrent dans le noyau et éteignent CLOCK et BMAL1. Puis elles sont dégradées, le blocage est levé et le tour recommence. Takahashi 2017
Un tour dure environ un jour. Le principe de cette boucle a été découvert chez la drosophile, la mouche du vinaigre ; chez les mammifères, certains éléments changent, mais la boucle fonctionne de façon très semblable. Takahashi 2017
À Genève, le groupe d'Ueli Schibler a montré qu'après un stimulus, l'horloge tourne aussi dans des cellules de rat cultivées en laboratoire, loin du cerveau. Le cerveau n'est pas le seul à savoir l'heure qu'il est. Balsalobre et al. 1998
Le cycle des gènes
C = CLOCK · B = BMAL1 · ◆ = protéines PER et CRY · lignes = messages des gènes
- 1CLOCK et BMAL1 allument les gènes
- 2PER et CRY s'accumulent
- 3elles entrent dans le noyau et éteignent CLOCK et BMAL1
- 4elles sont dégradées : le tour repart
Au volant
La somnolence de la nuit n'est pas une idée qu'on peut chasser. Elle naît de la pression du sommeil et d'un cycle de gènes qui tourne dans l'horloge du cerveau, même pendant que tu conduis. Takahashi 2017 Borbély et al. 2016
05La chimie
La chimie de la nuit
L'horloge se lit dans trois courbes. La mélatonine monte le soir, quand la lumière baisse, et reste haute pendant toute la nuit biologique. La température du corps descend pendant la nuit et atteint son minimum avant l'aube. Le cortisol remonte vers le matin et prépare au réveil. Arendt & Skene 2005 Hofstra & de Weerd 2008
Ce sont les signaux que la recherche utilise pour savoir quelle heure indique l'horloge d'une personne. Les courbes montrent les formes typiques : les valeurs varient beaucoup d'une personne à l'autre. Hofstra & de Weerd 2008 Dijk & Czeisler 1995
Trois courbes, une horloge
Au volant
Avant l'aube, une température basse et un taux de mélatonine élevé marquent le cœur de la nuit. En simulateur, vers deux heures et vers six heures, la conduite est parmi les pires de la journée. Dijk & Czeisler 1995 Lenné et al. 1997
06Le corps
Les horloges du corps
Le foie, les reins, le cœur, le pancréas et le tissu adipeux ont eux aussi leur horloge. Ils suivent le cerveau, mais écoutent aussi les repas. Chez la souris, manger seulement le jour, c'est-à-dire aux heures où elle dort d'habitude, décale l'horloge du foie, jusqu'à douze heures d'écart, alors que celle du cerveau ne bouge pas. Damiola et al. 2000 Wehrens et al. 2017
Chez l'être humain, retarder les repas de cinq heures a décalé le rythme du sucre dans le sang de presque six heures et l'horloge du tissu adipeux d'environ une heure. L'horloge du cerveau et la somnolence n'ont pas bougé. Wehrens et al. 2017
La flore intestinale change elle aussi au fil de la journée, en suivant les heures des repas, et le décalage horaire la perturbe. On l'a vu surtout chez la souris. Quand le travail et l'école vont à l'encontre de l'horloge, comme dans le jet lag social, le corps est tiraillé entre deux horaires. Thaiss et al. 2014 Wittmann et al. 2006
Repas décalés de cinq heures
Au volant
La baisse de l'après-midi vient surtout de l'horloge, pas du déjeuner. Mais en simulateur, après une nuit courte, un déjeuner copieux a dégradé la conduite. Reyner et al. 2012 Lenné et al. 1997
07La route
Sur la route
Les accidents dans lesquels la personne au volant s'est endormie ne sont pas répartis au hasard dans la journée. En Angleterre, les données de la police montrent trois pics : vers deux heures du matin, vers six heures du matin et vers quatre heures de l'après-midi. Horne & Reyner 1995
En simulateur, la conduite se dégrade à deux heures et à six heures, et en début d'après-midi on observe une baisse d'ampleur comparable. Lenné et al. 1997
Après une nuit de travail, le risque est bien réel. Lors d'un essai sur piste fermée, les personnes qui sortaient d'une nuit de travail ont conduit nettement moins bien qu'après une nuit de sommeil, et de nombreux trajets ont été interrompus par mesure de sécurité. Lee et al. 2016
Et la nuit, la route n'est pas vide. Sur l'A2, à trois heures, il passe en moyenne 185 véhicules par heure dans le tunnel du Gothard, 229 à Biasca, 315 à Lugano (données OFROU, moyenne 2022-2025).
Trois pics, et une route qui ne se vide pas
Au volant
L'horloge ne se laisse pas tromper : ni par la vitre ouverte, ni par la radio. On peut savoir où elle en est, et s'arrêter. Sur route, de nuit, un café fort (200 mg de caféine) ou trente minutes de sommeil ont permis à la plupart des jeunes conducteurs de conduire presque comme de jour. Après le sommeil, attends au moins un quart d'heure avant de repartir : au réveil, surtout la nuit, on reste moins vigilant pendant un moment. Philip et al. 2006 Reyner & Horne 1998 Trotti 2017
Ce que tu peux faire
Le voyage en sept phrases
- La lumière du matin remet l'horloge à l'heure, grâce à des cellules de la rétine qui ne servent pas à voir.
- Un petit groupe de neurones à la base du cerveau donne le tempo à tout le corps.
- La somnolence naît surtout de deux forces : la pression du sommeil, qui augmente pendant l'éveil, et l'horloge, qui sert de seuil.
- Dans presque chaque cellule, un cycle de gènes et de protéines fait un tour en un jour environ.
- La mélatonine, la température et le cortisol suivent l'horloge et disent au corps si c'est le jour ou la nuit.
- Les organes ont leurs propres horloges, qui répondent aussi aux heures des repas et peuvent se décaler par rapport à celle du cerveau.
- Au volant, la vigilance baisse surtout avant l'aube et, dans une moindre mesure, en début d'après-midi. Et l'horloge ne se laisse pas tromper.
Les mots
- Circadien
- Du latin circa diem, « environ un jour » : un rythme interne d'environ 24 heures, qui continue même sans lumière ni horaires.
- Noyau suprachiasmatique
- L'horloge principale, à la base du cerveau.
- Mélanopsine
- Le pigment de certaines cellules de la rétine : il mesure la lumière pour l'horloge.
- Adénosine
- Une des molécules qui signalent la pression du sommeil. Chez l'animal, elle s'accumule dans certaines zones du cerveau pendant un éveil prolongé.
- Pression du sommeil
- Le besoin de dormir, qui grandit avec les heures d'éveil. Dans le modèle, on l'appelle processus S.
- Mélatonine
- L'hormone de la nuit biologique. L'épiphyse la produit la nuit, sur ordre de l'horloge ; la lumière la freine.
- Horloges périphériques
- Les horloges du foie, de l'intestin, du pancréas et des autres organes.
- Jet lag social
- L'écart entre les horaires de l'horloge et ceux qu'imposent le travail et l'école.
Ce que nous savons, et ce que nous ne savons pas encore
Nous savons
- La vigilance suit un rythme d'environ 24 heures, avec son point le plus bas avant l'aube et une baisse l'après-midi.
- La somnolence dépend à la fois des heures d'éveil et de l'heure de la journée.
- La lumière du soir retarde l'horloge.
Nous ne savons pas encore
- À quel point chaque personne s'écarte des courbes moyennes : le chronotype, l'âge et le travail comptent beaucoup.
- Dans quelle mesure les heures des repas influencent la somnolence au volant. En laboratoire, chez dix jeunes hommes, retarder les repas de cinq heures n'a pas décalé le rythme de la somnolence ressentie (Wehrens et coll., 2017).
- Beaucoup de découvertes sur les horloges du corps viennent de souris, de rats et de chats. Chez l'être humain, elles ne sont confirmées qu'en partie.
Sources
À propos du modèle
Les courbes de la troisième étape viennent du modèle à deux processus. Les constantes de temps de la pression du sommeil sont celles publiées par Daan, Beersma et Borbély. La forme et l'amplitude du seuil, les limites entre marge large, marge étroite et au-delà du seuil, ainsi que les effets du café et de la sieste sont nos propres choix, faits pour rendre le mécanisme visible : ils ne viennent pas d'un modèle validé. La sieste, par exemple, ne montre pas l'engourdissement des premières minutes après le réveil. Les courbes montrent l'évolution typique pour une personne qui se réveille à 7 h et se couche à 23 h. Elles ne mesurent pas ta somnolence et ne remplacent pas la question « Est-ce que j'ai sommeil ? ». Tu peux changer l'heure du réveil, le nombre d'heures de sommeil et le chronotype : les courbes se recalculent avec les mêmes constantes. Selon le chronotype, l'horloge est avancée ou retardée d'environ une heure, comme le minimum de la température corporelle chez les personnes du matin et du soir (Baehr et coll., 2000). Selon le chronotype, les trois courbes de l'étape « La chimie » se décalent elles aussi de la même façon.
01 · La lumière
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03 · Les deux forces
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- OFROU, comptages horaires A2, 2022-2025 · driveawake.ch
Drive Awake · Awareness Behind the Wheel