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En savoir plus sur l’anatomie du SCN humain

Même en l’absence de repères temporels externes, les humains maintiennent un rythme veille-sommeil très proche de 24 heures. En règle générale, le système circadien d’un organisme est constitué de composants qui reçoivent les entrées de l’environnement, qui génèrent le rythme de 24 heures et qui transmettent la sortie rythmique à tous les tissus du corps. Chez les mammifères, le composant de l’horloge de contrôle qui génère un rythme de 24 heures est le noyau suprachiasmatique (NSC), situé dans une partie du cerveau appelée hypothalamus. Le noyau supra-chiasmatique produit un signal qui permet au reste du corps de suivre un rythme d’environ 24 heures. Cependant, comme la période de l’horloge interne n’est pas exactement de 24 heures, des signaux environnementaux – surtout la lumière – sont nécessaires pour remettre l’horloge à zéro chaque matin et permettre à l’organisme de rester en phase avec le monde extérieur. Regardez cette animation pour voir comment la lumière du soleil est transformée en un signal capable de réinitialiser les neurones du SCN.

La lumière entre dans l’œil et active les neurones de la rétine qui convertissent les photons (particules de lumière) en signaux électriques. Les neurones rétiniens transmettent les signaux électriques de la rétine par de longs axones dans le nerf optique. Le long de ce trajet se trouve le chiasma optique, où les nerfs optiques de l’œil gauche et de l’œil droit se rencontrent et se croisent. Au niveau du chiasma optique, les informations visuelles continuent vers l’arrière du cerveau, où elles sont traitées en images que nous pouvons percevoir consciemment. Les neurones qui transportent les informations vers le SCN empruntent toutefois un chemin différent. Ils sortent du chiasma optique et se tournent vers le haut, vers le SCN (suprachiasmatique signifie « au-dessus du chiasma »).

Le SCN est une petite structure jumelée en forme d’aile dans l’hypothalamus, situé à la base du cerveau. L’animation montre le SCN gauche isolé, le nerf optique et l’œil, tandis que le SCN droit est représenté encastré dans l’hypothalamus du cerveau. De chaque côté du SCN se trouve un réseau de plusieurs milliers de neurones. Des expériences avec des neurones SCN isolés individuels suggèrent que chaque cellule SCN est une horloge fonctionnelle, normalement synchronisée avec l’activité de ses voisins.

À l’intérieur d’un seul neurone SCN, le produit protéique d’un gène d’horloge biologique éteint la production d’une plus grande quantité de protéines, formant une boucle de rétroaction négative. Rendez-vous sur l’animation intitulée « Le modèle moléculaire des mammifères » pour voir comment ces oscillations moléculaires aboutissent aux rythmes circadiens.

Même en l’absence de repères temporels externes, les humains maintiennent un rythme veille-sommeil très proche de 24 heures. En général, le système circadien d’un organisme est constitué de composants qui reçoivent des entrées environnementales, qui génèrent le rythme de 24 heures et qui transmettent la sortie rythmique à tous les tissus du corps. Chez les mammifères, le composant de l’horloge de contrôle qui génère un rythme de 24 heures est le noyau suprachiasmatique (NSC), situé dans une partie du cerveau appelée hypothalamus. Le noyau supra-chiasmatique produit un signal qui permet au reste du corps de suivre un rythme d’environ 24 heures. Cependant, comme la période de l’horloge interne n’est pas exactement de 24 heures, des signaux environnementaux – surtout la lumière – sont nécessaires pour remettre l’horloge à zéro chaque matin et permettre à l’organisme de rester en phase avec le monde extérieur. Regardez cette animation pour voir comment la lumière du soleil est transformée en un signal capable de réinitialiser les neurones du SCN.

La lumière entre dans l’œil et active les neurones de la rétine qui convertissent les photons (particules de lumière) en signaux électriques. Les neurones rétiniens transmettent les signaux électriques de la rétine par de longs axones dans le nerf optique. Le long de ce trajet se trouve le chiasma optique, où les nerfs optiques de l’œil gauche et de l’œil droit se rencontrent et se croisent. Au niveau du chiasma optique, les informations visuelles continuent vers l’arrière du cerveau, où elles sont traitées en images que nous pouvons percevoir consciemment. Les neurones qui transportent les informations vers le SCN empruntent toutefois un chemin différent. Ils sortent du chiasma optique et se tournent vers le haut, vers le SCN (suprachiasmatique signifie « au-dessus du chiasma »).

Le SCN est une petite structure jumelée en forme d’aile dans l’hypothalamus, situé à la base du cerveau. L’animation montre le SCN gauche isolé, le nerf optique et l’œil, tandis que le SCN droit est représenté encastré dans l’hypothalamus du cerveau. De chaque côté du SCN se trouve un réseau de plusieurs milliers de neurones. Des expériences avec des neurones SCN isolés individuels suggèrent que chaque cellule SCN est une horloge fonctionnelle, normalement synchronisée avec l’activité de ses voisins.

À l’intérieur d’un seul neurone SCN, le produit protéique d’un gène d’horloge biologique éteint la production d’une plus grande quantité de protéines, formant une boucle de rétroaction négative. Rendez-vous sur l’animation intitulée « Le modèle moléculaire des mammifères » pour voir comment ces oscillations moléculaires aboutissent aux rythmes circadiens.

Contexte anatomique du SCN humain

Les organismes vivants ont évolué vers des mécanismes internes de chronométrage pour synchroniser le comportement et la physiologie avec les cycles du jour et de la nuit. Ces horloges biologiques ont été trouvées dans des organismes aussi divers que les champignons, les mouches à fruits, les hamsters et les humains. L’horloge biologique des humains se trouve au plus profond du cerveau. Cette animation emmène le spectateur dans une visite tridimensionnelle en suivant le chemin de l’entrée de la lumière dans le noyau suprachiasmatique (SCN), un ensemble de neurones qui régule nos rythmes circadiens.

Cette animation a été conçue en conjonction avec la série Holiday Lectures on Science 2000 du HHMI Clockwork Genes : Discoveries in Biological Time.

Human SCN Anatomy Teaching Tips

Les animations de cette section ont une grande variété d’applications en classe. Utilisez les conseils ci-dessous pour commencer, mais recherchez des conseils d’enseignement plus spécifiques dans un avenir proche. Veuillez nous dire comment vous utilisez les animations dans votre classe en envoyant un e-mail à [email protected].

1. Utiliser les animations pour rendre les idées scientifiques abstraites visibles et concrètes.

2. Expliquer les principes scientifiques importants à travers les animations. Par exemple, les animations sur les horloges biologiques peuvent être utilisées pour démontrer les principes fondamentaux de la transcription et de la traduction.

3. S’assurer que les élèves apprennent le matériel en répétant des sections des animations aussi souvent que vous le jugez nécessaire pour renforcer les principes scientifiques sous-jacents. Vous pouvez démarrer, redémarrer et lire des sections des animations.

4. Urgez les élèves à utiliser les animations en fonction de leur propre style d’apprentissage. Les élèves qui sont plus orientés visuellement peuvent regarder les animations en premier et lire le texte plus tard, tandis que d’autres préféreront lire les explications d’abord, puis regarder les graphiques.

5. Intégrer les animations dans les modules d’apprentissage sur le Web que vous créez pour compléter les programmes de votre classe.

6. Encourager les étudiants à intégrer les animations dans leurs propres projets sur le Web.

Ressources sur l’anatomie du SCN humain

1. Bear, MF, Connors, BW, et Paradiso, MA. Neuroscience : explorer le cerveau. Baltimore : Williams et Wilkins, 1996.

2. Herzog, ED, Takahashi, JS, et Block, GD. Clock controls circadian period in isolated suprachiasmatic nucleus neurons. Nature Neuroscience 1:708-713

3. Lydic, R, Albers, HE, Tepper, B, et Moore-Ede, MC. Structure tridimensionnelle des noyaux suprachiasmatiques des mammifères : une étude comparative de cinq espèces. J. Comp. Neurol. 204 : 225-237, 1982.

4. van den Pol, A. Noyau suprachiasmatique hypothalamique : anatomie intrinsèque. J. Comp. Neurol. 191 : 661-702, 1980.

Crédits d’anatomie du NSC humain

Directeur : Dennis Liu, Ph.D.

Direction scientifique : Joseph Takahashi, Ph.D.

Contenu scientifique : Donna Messersmith, Ph.D.

Animateur : Eric Keller