L’horloge biologique des animaux permet une régulation cyclique journalière de plusieurs processus biologiques, créant ce qui est appelé le rythme circadien.
Cette régulation est rendue possible grâce à un ensemble d’interactions à la fois fragiles et complexes entre l’expression de divers gènes et l’activité de plusieurs protéines spécifiquesU. Albrecht, Timing to Perfection: The Biology of Central and Peripheral Circadian Clocks, Neuron, 74 (2), 2012 : 246–260.. La prise de l’alcool peut grandement perturber ces mécanismes de régulation, en causant plusieurs effets perceptibles sur les rythmes générés par l’horloge biologique et les activités qui en dépendent. Cela implique plusieurs conséquences au niveau de la régulation de l’expression des gènes de la réponse photosensitiveR. Spanagel, A. M. Rosenwasser, G. Schumann, D. K. Sarkar, Alcohol consumption and the body’s biological clock, Alcoholism-Clinical and Experimental Research, 29 (8), 2005 : 1550–1557., de la température corporelleJ. A. Wasielewski, F. A. Holloway, Alcohol’s interactions with circadian rhythms - A focus on body temperature, Alcohol Research & Health, 25 (2), 2001 : 94–100., du cycle hormonalB. Adino, SR. Krebaum, PA. Chandler, W. Ye, MB. Brown, MJ. Williams, Dissection of hypothalamic-pituitary-adrenal axis pathology in 1-month-abstinent alcohol-dependent men, part 1: adrenocortical and pituitary glucocorticoid responsiveness, Alcohol Clin Exp Res, 29(4), 2005 : 517-27. , du développementY. Farnell, G. Allen, S. Nahm, N. Neuendorff, J. West, W. Chen, D. Earnest, Neonatal Alcohol Exposure Differentially Alters Clock Gene Oscillations Within the Suprachiasmatic Nucleus, Cerebellum, and Liver of Adult Rats, 32(3) 544-552. DOI: 10.1111/j.1530-0277, 2007, 00598.x et du système immunitaireT. J. Vajtay, J. J. St Thomas, T. E. Takacs, E. G. McGann, E. T. Weber, Duration and timing of daily light exposure influence the rapid shifting of BALB/cJ mouse circadian locomotor rhythms, Physiology & Behavior, 179, 2017 : 200–207.
Effet de la prise d'alcool sur l'activité de l'horloge circadienne
Altération sur la température du corps et le sommeil La prise d’alcool a une influence sur la température corporelle et le sommeil. En effet il a un effet hypothermique pendant le jour et un effet hyperthermique la nuit ce qui cause une diminution 43 % de l'amplitude du rythme circadien de la température. Cela pourrait expliquer en partie les désordres de l’humeur et du sommeil observés chez les patients alcooliquesT. Danel, C. Libersa, Y. Toitou, The effect of alcohol consumption on the circadian control of human core body temperature is time dependent, Amer. J. Physiol 281(1), 2001 : R52-R55.. De plus, l’alcool est un agent de désynchronisation qui entraîne également chez les patients alcools-dépendants, un retard de phase du rythme circadien de la mélatonine, hormone impliquée dans le sommeilT. Danel, O. Cottencin, L. Tisserand, Y. Touitou, Inversion of melatonin circadian rhythm in chronic alcoholic patients, Preliminary study. Alcohol Alcoholism, 44 (1), 2009 : 42–45. doi: 10.1093/alcalc/agn091 . Cependant, ce retard de phase n’est pas observé chez des personnes saines ingérant de l'alcoolT. Danel, Y. Toitou, Alcohol consumption does not affect melatonin circadian synchronization in healthy men, Alcohol Alcohol., 41(4), 2006 : 386-390. doi: 10.1093/alcalc/agl036.
Altération de la réponse photosensible Normalement, le cycle circadien possède la capacité de s’ajuster en fonction des stimuli externes tels que la lumière. Cela permet à l’organisme de synchroniser les activités biologiques en fonction des évènements de l’environnement externeT. J. Vajtay, J. J. St Thomas, T. E. Takacs,E. G. McGann, E. T. Weber, Duration and timing of daily light exposure influence the rapid shifting of BALB/cJ mouse circadian locomotor rhythms, Physiology & Behavior, 179, 2017 : 200–207. . Cette capacité est cependant compromise par une prise soutenue d’alcool. Chez les rats placés dans l'obscurité, une impulsion lumineuse vers la fin de la nuit subjective provoque une avance de phase du cycle circadien, comme attendu. Cependant, les rats qui sont sous l’effet de l’alcool sont incapables de répondre à l’effet de l’impulsion lumineuse, et aucune modification de phase n’est observée après avoir reçu l’impulsion lumineuse. Cela indique que la réponse à la lumière qui permet l’ajustement du cycle circadien, est compromise par la prise de l’alcool.
Altération du rythme circadien de la sécrétion d'hormones Certaines hormones varient naturellement en suivant un cycle biologique qui leur est propre. Cependant, l’alcool peur venir perturber ces rythmes, notamment ceux de la mélatonine, du cortisol et de la thyréostimuline (TSH).
Cortisol Le cortisol est une hormone stéroïde (synthétisée à partir du cholestérol) sécrétée par la glande surrénale faisant partie de l’axe hypothalamo-hypophyso-surrénalien (HPA). Elle est appelée hormone du stress et sa production est contrôlée par l’horloge biologique. En effet, dans des conditions physiologiques normales, sa sécrétion se déroule en antiphase avec celle de la mélatonine. Cela s’explique par le fait que la mélatonine se lie à des récepteurs présents sur les cellules sécrétrices de cortisol, ce qui diminue leur réponse à l’ACTH. On observe donc des concentrations minimales en début de nuit et des concentrations maximales en début de matinée. Cette rythmicité dans la sécrétion de cortisol est causée par quatre phases de libération qui varient en fréquence et en durée. La réduction des niveaux de cortisol plasmatique au cours de la journée est due à la boucle de rétroaction négative de l’axe HPA, qui implique l’inhibition de la production de CRH et d’ACTH lors d’une interaction avec des glucocorticoïdes (cortisol).
Lors de la consommation d’alcool, le rythme circadien de l’axe HPA peut être perturbé :
Chez des personnes non dépendantes, l’ingestion d’une concentration d’alcool supérieure à 100 mg/100 ml active les cellules neurosécrétrices de l‘adénohypophyse, ce qui déclenche la cascade de l’axe HPA pour produire du cortisol. Cependant, les effets observés ainsi que leur intensité dépendent fortement de l’heure d’ingestion, de la quantité ainsi que des antécédents familiaux. Par exemple, lorsque l’alcool est consommé en soirée, il agit comme un stimulant sur l’axe HPA, tandis que le matin, son effet est plutôt dépresseur. Chez les alcoolodépendants consommant activement, une hypersécrétion de cortisol par la glande surrénale entraine une augmentation de la concentration plasmatique basale de cette hormone dans l’organisme par rapport aux personnes saines. La fréquence de consommation d'alcool a un impact sur le taux de sécrétion de cortisol. En effet, les personnes qui consomment davantage tendent à avoir une courbe de sécrétion plus plane, soit une décroissance moindre au cours de la journée (perte de la rythmicité). Cela peut s'expliquer par une rétroaction négative diminuée des glucocorticoïdes sur la sécrétion de CRH et d’ACTH.De plus, lorsque l’alcool est ingéré de façon chronique, les réponses neuroendocrines peuvent être atténuées à long terme en raison d’une adaptation des cellules hypothalamiques à cette substance, résultant en un dysfonctionnement de l’axe HPA.En effet, les quantités d’ACTH produites par l’hypothalamus sont réduites puisque cette hormone réagit dorénavant moins fortement à une stimulation induite par la CRH . À l’appui, chez certains alcooliques, le pic de réponse maximale de l’ACTH à la CRH peut survenir deux fois plus tard que chez les individus sains. Ce dérèglement de l’axe HPA peut mener à des réponses plus faibles face à un stress dans le futur. Finalement, lors d’un sevrage, on observe une surproduction de cortisol par la glande surrénale, en raison de la sensibilité accrue à l’ACTH. Pendant l’abstinence précoce, les niveaux de cortisol plasmatique demeurent supérieurs à ceux des personnes saines, mais un retour à une rythmicité de sécrétion normale peut être observé après quelques jours, voire semaines.
Mélatonine La mélatonine est une hormone essentielle à la régulation du sommeil chez les humains. Lorsque la quantité en lumière diminue, l’hormone est sécrétée par la glande pinéale et est inhibée lorsqu’elle est exposée à la lumière afin de permettre l’éveil . Le cycle veille-sommeil dépend des noyaux suprachiasmatiques, qui se charge de réguler les sécrétions nocturnes et diurnes de mélatonine en envoyant des signaux à la glande pinéale, ce qui permet à l’organisme de conserver un cycle de 24 heures. Ainsi, des agents perturbateurs comme l’alcool peuvent avoir des effets sur cette hormone, notamment en jouant sur la sécrétion de celle-ci. En effet, il peut faire en sorte que la mélatonine soit sécrétée durant le jour et peut affecter son processus de synthèse durant la nuit chez les alcooliques lors d’une consommation chronique ainsi que pendant les premières heures de sevrage. Ainsi, le pic de sécrétion de cette hormone est retardé. La consommation d’alcool en soirée, même chez des individus qui ne démontrent aucun signe d’addiction, réduit la quantité de mélatonine sécrétée durant la nuit. De plus, la consommation chronique d’alcool perturbe le métabolisme d’une grande partie des neurotransmetteurs impliqués dans le cycle éveil-sommeil. D’ailleurs, l’origine des dommages causés par l’alcool vient de la désynchronisation, cette dernière se caractérisant par les troubles du rythme quotidien des indicateurs physiologiques des systèmes hémodynamiques cardiovasculaire, digestif et cérébral. L’utilisation régulière d’alcool diminue non seulement les ressources tissulaires de la glande pinéale sur le long terme, ce qui peut causer une altération de sa fonction, mais cause aussi la cessation complète de la sécrétion de mélatonine.
Thyréostimuline (TSH) La thyréostimuline (TSH) est une hormone sécrétée par l’adénohypophyse qui agit en stimulant la thyroïde via l’axe hypothalamo-hypophyso-thyroïdien (HPT). Cette glande peut ensuite synthétiser et sécréter la triiodothyronine (T3) et la thyroxine (T4), qui jouent un rôle dans le métabolisme cellulaire. Ces dernières régulent ensuite leur propre sécrétion, entre autres grâce à une boucle de rétroaction négative. En temps normal, le pic de libération de la TSH a lieu pendant la nuit.
En fonction des prises d’alcool, plusieurs résultats sont observables :
Chez les personnes non dépendantes à l’alcool, les résultats des premières études réalisées seulement de jour n’ont pas montré de variations significatives dans la fonction de l’axe HPT.Plus récemment, avec les expériences de Danel et Touitou sur une durée de 26h, les résultats ont montré l’inverse. Après l’ingestion d’une quantité importante d’alcool (256g/jour), le rythme circadien du TSH a presque disparu ainsi que son pic de concentration pendant la nuit. L’heure de la prise d’alcool joue donc un rôle essentiel sur la variation de la sécrétion de l’hormone Lorsque l’alcool est consommé de façon chronique (personnes alcooliques), une stimulation par la TRH engendre une réponse de la TSH plus faible, possiblement dû à un dysfonctionnement de la glande thyroïde . En situation de sevrage, les concentrations de T3 et T4 dans l’organisme sont inférieures chez les alcoolodépendants que chez les personnes saines. Toutefois, à la suite d'une période d’abstinence prolongée, la fonction de l’axe HPT peut se rétablir. Cependant, en cas de rechute, les personnes alcooliques verront ce dérèglement thyroïdien réapparaitre.
Altération de l'horloge à long terme après une prise d'alcool pendant le développement
Consommation d'alcool pendant la période du développement cérébral