La régularité des rythmes biologiques et leur persistance dans un environnement constant a amené à penser qu’ils sont contrôlés par des « horloges biologiques » circadiennes.

Ainsi, les rythmes biologiques sont gouvernés pur un système d’horloges biologiques internes appelées oscillateurs ou pacemakers endogènes, principalement localisés dans les noyaux suprachiasmatiques du cerveau.

Les oscillateurs assurent la coordination entre les différents changements internes de l’organisme, tout en étant eux-mêmes synchronisés par l’environnement, de telle sorte que la période de l’horloge est ajustée en permanence aux rythmes environnementaux.

Les données actuelles ne permettent pas d’affirmer s’il existe une seule horloge biologique ou plusieurs.

Néanmoins de nombreuses données semblent orienter vers la possibilité de plusieurs horloges.

Ainsi, l’horloge centrale, le maître « garde-temps », serait le système nerveux central (SNC) et plus particulièrement le noyau suprachiasmatique.

Le fait qu’il soit le seul oscillateur circadien anatomiquement individualisé ne signifie pas qu’il ait le même rôle chez tous les mammifères.

La destruction totale du SNC ne fait pas disparaître tous les rythmes circadiens.

(Par exemple, à destination des spécialistes, signalons que le rythme de l’activité corticosurrénalienne persiste, bien que certains rythmes, comme celui de l’ACTH soient abolis par la suppression du SNC. De même, le rythme circadien des AMP et GMP cycliques persiste chez l’animal hypophysectomisé, donc privé de sa sécrétion rythmique d’ACTH. L’activité rythmique corticosurrénalienne paraît donc avoir ses propres horloges, qui en situation physiologique, sont couplées à celles du SNC.)

Autre chose : le fait qu’il puisse coexister, chez un même individu, des rythmes circadiens de périodes différentes conduit à penser qu’ils dépendent de plusieurs horloges et non pas d’une seule. Cependant, de nombreuses recherches restent à mettre en place pour valider cette hypothèse.

Pour qu’une horloge remplisse son rôle de « garde-temps », il faut que sa période soit « calibrée » (ou réglée) sur 24 heures, sans avance ni retard, et que ses aiguilles soient remises à l’heure. Il en va de même pour nos horloges biologiques.

Les êtres vivants utilisent un ensemble de signaux périodiques, fournis par l’environnement (l’aube et/ou le crépuscule par exemple) dont la perception permet une remise à l’heure des oscillateurs circadiens et le calibrage de leur période.

Ces signaux périodiques de l’environnement portent le nom de « zeitgeber » (donneurs de temps), de « synchroniseurs » ou « d’agents d’entraînement ». A quelques nuances près, ces trois expressions sont synonymes.

En effet, si l’on regarde l’exemple du lever et du coucher de soleil, l’heure de ces deux événements nous est donnée, chaque jour, avec une précision extrême.

C’est même la seule information fiable fournie quotidiennement par les bulletins de la météorologie !

Il a notamment été montré que certaines espèces réagissent différemment aux transitions lumineuses naturelles de l’aube et du crépuscule par rapport aux changements brusques (artificiels) lumière/obscurité, montrant que les signaux de l’aube et du crépuscule pourraient être plus riches en informations temporelles que la manipulation brutale de la lumière électrique.

Ainsi, en situation physiologique, la période du synchroniseur est en moyenne de 24 heures et le signal, ou les signaux, de l’environnement se distribuent à des heures fixes dans l’échelle des 24 heures.

Il est cependant important de remarquer que ce ne sont pas les synchroniseurs qui créent les rythmes ; ils calibrent l’horloge biologique dont les rythmes biologiques dépendent. En effet, Ia suppression des synchroniseurs par maintien, par exemple, de l’organisme dans un environnement constant (dans le noir de jour comme de nuit par exemple) laisse persister les rythmes circadiens mais avec une période différente de 24 heures.

La chronobotanique est donc bien l’art du soleil !