Les scientifiques ont utilisé des modèles mathématiques pour comprendre l’impact des perturbations sur les rythmes circadiens, découvrant que même des perturbations mineures peuvent améliorer les connexions neuronales dans l’horloge maîtresse du cerveau.
Comprendre les perturbations du rythme circadien grâce à des modèles mathématiques
Les chercheurs utilisent des modèles mathématiques pour mieux comprendre les impacts de diverses perturbations sur les rythmes circadiens du corps. Ces perturbations comprennent l’heure d’été, le travail de nuit, le décalage horaire et l’utilisation du téléphone tard dans la nuit.
Des scientifiques de la Université de Waterloo et le Université d’Oxford ont développé un nouveau modèle pour aider les scientifiques à mieux comprendre la résilience de l’horloge maîtresse du cerveau : le groupe de neurones dans le cerveau qui coordonne les autres rythmes internes du corps. Ils espèrent également suggérer des moyens d’aider à améliorer cette résilience chez les personnes dont les rythmes circadiens sont faibles ou altérés.
Les perturbations persistantes du rythme circadien sont associées à des problèmes de santé, notamment le diabète, la perte de mémoire et de nombreux autres troubles.
Les effets des modes de vie modernes sur les rythmes circadiens
« La société actuelle connaît une augmentation rapide de la demande de travail en dehors des heures de clarté traditionnelles », a déclaré Stéphanie Abo, doctorante en mathématiques appliquées et auteur principal de l’étude. « Cela perturbe considérablement la façon dont nous sommes exposés à la lumière, ainsi que d’autres habitudes telles que les habitudes alimentaires et de sommeil. »
Les rythmes circadiens humains, ou horloges internes, sont les cycles d’environ 24 heures que suivent de nombreux systèmes corporels, alternant généralement entre l’éveil et le repos. Les scientifiques travaillent toujours pour comprendre le groupe de neurones connu sous le nom de noyau suprachiasmatique (SCN) ou horloge maîtresse.
Méthodologie et principaux résultats
En utilisant des techniques de modélisation mathématique et des équations différentielles, l’équipe de chercheurs en mathématiques appliquées a modélisé le SCN comme un système macroscopique, ou global, composé d’un nombre apparemment infini de neurones. Ils étaient particulièrement intéressés à comprendre les couplages du système – les connexions entre les neurones du SCN qui lui permettent d’atteindre un rythme partagé.
Des perturbations fréquentes et soutenues des rythmes circadiens du corps ont éliminé le rythme partagé, impliquant un affaiblissement des signaux transmis entre les neurones du SCN.
Abo a déclaré qu’ils étaient surpris de constater qu ‘«une perturbation suffisamment petite peut en fait renforcer les connexions entre les neurones».
« Les modèles mathématiques vous permettent de manipuler des systèmes corporels avec une spécificité qui ne peut pas être facilement ou éthiquement obtenue dans le corps ou une boîte de Pétri », a déclaré Abo. « Cela nous permet de faire de la recherche et de développer de bonnes hypothèses à moindre coût. »
