Voyager dans des pays lointains est un excellent moyen de découvrir de nouvelles expériences, mais le décalage horaire peut être un effet secondaire désagréable. L’adaptation à un nouveau fuseau horaire s’accompagne souvent de fatigue, de difficultés à dormir et d’une foule d’autres problèmes qui peuvent transformer une aventure autrement passionnante en un voyage misérable.
Le décalage horaire est causé par une différence entre le système circadien (l’horloge interne du corps) et l’environnement. Au tournant du siècle, les scientifiques ont commencé à reconnaître que le corps possède plusieurs horloges internes, calibrées de différentes manières, et que des symptômes de type décalage horaire peuvent survenir lorsque ces horloges se désynchronisent les unes par rapport aux autres. Cela peut se produire de plusieurs manières et s’aggrave avec l’âge.
Une équipe de scientifiques de l’Université Northwestern et du Santa Fe Institute a développé un modèle théorique pour étudier les interactions entre plusieurs horloges internes sous les effets du vieillissement et des perturbations comme le décalage horaire. L’article, « Un modèle minimal d’horloges périphériques révèle un réentraînement circadien différentiel dans le vieillissement », est paru dans la revue Chaos le 5 septembre 2023.
La recherche moderne a montré que les horloges circadiennes sont présentes dans presque toutes les cellules et tous les tissus du corps. Chacun s’appuie sur son propre ensemble d’indices pour se calibrer ; l’horloge du cerveau dépend par exemple de la lumière du soleil, tandis que les organes périphériques se calibrent au moment des repas.
« Des signaux contradictoires, tels qu’un temps chaud pendant une courte photopériode ou un repas nocturne (manger lorsque votre cerveau est sur le point de se reposer), peuvent perturber les horloges internes et provoquer une désynchronisation », a déclaré l’auteur Yitong Huang.
À l’heure actuelle, on sait peu de choses sur la manière dont les différentes horloges internes du corps s’influencent mutuellement. La complexité supplémentaire liée à la prise en compte de plusieurs horloges signifie que les chercheurs ont tendance à utiliser des modèles simplifiés.
« La plupart des études se concentrent principalement sur un signal temporel particulier ou sur une seule horloge », a déclaré Huang. « Des lacunes importantes subsistent dans notre compréhension de la synchronisation de plusieurs horloges sous des signaux temporels contradictoires. »
Huang et ses collègues ont adopté une approche différente, en construisant un cadre mathématique qui rend compte de cette interaction complexe entre les systèmes. Leur modèle comporte deux populations d’oscillateurs couplés qui imitent les rythmes naturels des cycles circadiens. Chaque oscillateur influence les autres tout en s’ajustant simultanément en fonction de signaux externes uniques.
Grâce à ce modèle, l’équipe a pu explorer comment un tel système couplé pourrait être perturbé et ce qui aggraverait ses effets. Ils ont découvert que les symptômes courants du vieillissement, tels que des signaux plus faibles entre les horloges circadiennes et une moindre sensibilité à la lumière, aboutissent à un système plus vulnérable aux perturbations et à une récupération plus lente.
Ils ont également découvert une nouvelle méthode pour accélérer la récupération après le décalage horaire et des perturbations similaires. Selon leurs résultats, le moyen de mieux dormir passe par l’estomac.
« Prendre un repas plus copieux tôt le matin dans le nouveau fuseau horaire peut aider à surmonter le décalage horaire », explique Huang. « Il est déconseillé de modifier constamment les horaires de repas ou de prendre un repas le soir, car cela peut entraîner un désalignement entre les horloges internes. »
Les auteurs prévoient d’étudier l’autre côté de l’équation et d’identifier les facteurs qui conduisent à des horloges internes plus résilientes. De telles découvertes pourraient aboutir à des recommandations visant à prévenir le décalage horaire ou à maintenir le système circadien en bonne santé jusqu’à un âge avancé.
Plus d’information:
Un modèle minimal d’horloges périphériques révèle un réentraînement circadien différentiel au cours du vieillissement, Chaos Une revue interdisciplinaire de science non linéaire (2023). DOI : 10.1063/5.0157524