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cours chronobiologie master (1) .pdf



Nom original: cours chronobiologie master (1).pdf
Titre: L3 – ES – UE 63.3.D
Auteur: Sébastien

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Chronobiologie des Performances
Sportives
Dr. SOUISSI Nizar

Plan du cours
• Définitions et présentation des rythmes biologiques.
• Rythmicité circadienne des performances sportives.
• Désynchronisation des rythmes biologiques et

performances (privation de sommeil et jet lag).

Origine des rythmes biologiques
Les changements saisonniers
de la durée de la période
diurne sont liées à la rotation
annuelle de la terre autour du
soleil.

L’inclinaison de l’axe de
rotation de la terre est
responsable des saisons.

Les changements quotidiens
entre période nocturne et
période diurne sont le fruit de la
rotation de la terre sur elle
même.

CHRONOBIOLOGIE = étude des rythmes biologiques

Modélisation des rythmes
6 Sessions de Tests

4 h

02: 00

06: 00

1 0: 00

1 4: 00

1 8: 00

22: 00

Y(ti)=M + A cos(ωti + ϕ)

Période

Moyenne

Amplitude

Mésor

Nadir

Acrophase

Rythme
biologique
Ultradien

Période

Exemple

< 24h

Circadien

≈ 24h

Cycle de prise de nourriture chez
l’homme
EEG, ECG, rythme respiratoire
Cycle de sommeil chez l’homme
Sécrétions hormonales

Infradien

< 365 jours

Cycle menstruel de la femme

Circannuel

≈ 365 jours

Cycle migratoire des oiseaux
Cycle de reproduction des mammifères

Origine des rythmes biologiques
Horloge interne : les rythmes biologiques subsistent
sans l’action des facteurs environnementaux.
• L’isolement temporel (en libre cours).
• Le protocole d’entraînement sur une période
différente de 24h.
• Le maintien en “régime uniforme”
• Le décalage horaire.

14 jours d’isolement : allongement du rythme veille/sommeil dont la
période passe à 33,4h. Le rythme spontané de la température est de 25,1h.

Composante d’un rythme biologique
Entraînement nycthéméral
Isolement du sujet,
le rythme V/S se met en libre cours
Introduction du synchroniseur
qui entraîne le rythme V/S.
Après suppression du synchroniseur,
le rythme V/S
retrouve la période
de libre
cours

Synchroniseur : facteur de l'environnement dont les variations
périodiques sont susceptibles de modifier la période d’un rythme
biologique.

Les rythmes circadiens sont d’origine endogène et
sont synchronisés par des facteurs environnementaux

En environnement
synchroniseur, la
période endogène
= 24h

En isolement temporel,
la période
endogène
≠ 24h

Rythme
nycthéméral

Rythme
circadien

Les rythmes circadiens
ENTREES :
(synchroniseurs externes)
- lumière (jour/nuit)
- vie sociale
- activité physique

HORLOGES INTERNES
- noyaux suprachiasmatiques
- glande pinéale

SORTIES
= Rythmes
- température
- veille/sommeil
- performance

Les Noyaux
SupraChiasmatiques
= NSC
• Structure hypothalamique paire
• En amont du chiasma optique

=> Implication dans les rythmes
circadiens ?

Dispositif expérimental de mesure d’un rythme biologique

Le rat a un accès
libre à une roue
d’activité

Les rotations de la
roue sont enregistrées
sous forme d’un trait
vertical

Chaque ligne représente
la répartition de
l’activité de l’animal au
cours d’une journée.

A

Obscurité constante:
Rythme en libre cours

B

C

Lésion des NSC:
Abolition du rythme

Greffe de cellules de NSC:
Restauration du rythme

NSC = Horloge biologique

Les NSC modulent le fonctionnement de la GLANDE PINEALE

Glande pinéale (épiphyse)

Hypothalamus

Profils nycthéméraux de sécrétion de mélatonine
Obscurité
Jours courts

Jours longs

Lumière

Le chronotype : avance de phase
Correspondent à des horaires anormalement précoces
d’endormissement
Le rythme a une période de 24h, mais le sommeil est avancé de
3h par rapport aux horaires habituels (22h-6h)

A

A

Le chronotype : retard de phase
Une insomnie d’endormissement 
Les sujets sont appelés : « couche-tard » ou « sujet du soir »
Le rythme a une période de 24h, mais le sommeil est retardé de 3h par
rapport aux horaires habituels (22h-6h)

B

B

Questionnaire de Horne et Östberg






Effet de l’exercice sur les rythmes
circadiens



Effet de l’activité physique
sommeil

éveil
activité physique

Performance

sédentarité

01:00

05:00

09:00

13:00

Heures

17:00 21:00

Atkinson et al. 1993

Rythme circadien des
performances



Moment de la journée ou RC
Rectal temperature (°C)

37,8

Rectal temperature (°C)

37.8

*
*

37,4

NS

37

36,6

37.6

8h00

37.4

13h00
Time of day (hours)

37.2
37
36.8
36.6
0

2

4

6

8

10

12

14

time of day (hour)

16

18

20

22

24

17h00

PERFORMANCES DE COURTES
DURÉES

Détente verticale

Bernard et al. 1998

Vitesse de course

Bernard et al. 1998

Sprint sur cycloergomètre
17:24

<

Souissi et al.
(2004)

Bernard et al.
(1998)

Souissi et al. (2007)
Wingate

Wingate
02:00 06:00 10:00

14:00 18:00 22:00

VO2 cycle par cycle ; [La]
Contribution du métabolisme
aérobie (Hill & Smith, 1993)

Wingate- travail aérobie


Souissi et al. 2007

Les variations diurnes des performances
sont indépendantes du métabolisme
glycolytique.

 puissance le matin

 de la participation du métabolisme aérobie
VO2 max plus
Élevée l’après-midi

VO2 max

Faible constante d’adaptation
du métabolisme aérobie l’après midi

Cinétique

Force musculaire

Figure : Rythme circadien de la force isométrique enregistré au cours de contractions
maximales volontaires (CMV) des muscles extenseurs du genou. Valeurs moyennes exprimées
en pourcentage du niveau de forc
e maximal développé au cours de la journée
(Extrait de
Guette et al., 2005).

Relation force-vitesse

Gauthier et al (2001)

Force musculaire et EMG

Martin et al (1999)

Force musculaire et angle de
pennation

Force musculaire

Pearson et Onambele, 2005

Force musculaire

Pearson et Onambele, 2005

LA PERFORMANCE DE LONGUE
DURÉE ET LES EXERCICES
RÉPÉTÉS

Cinétique de la VO2

Brisswalter et al. 2008

Exercices répétés (intermittent)
Effet du moment de la journée
sur la capacité à répéter les sprints



=

?

Exercices répétés (intermittent)
Aptitude aérobie
Capacité à répéter des sprints
corrélée avec
l’aptitude aérobie
Bishop et al (2004)

Puissance développée
Capacité à maintenir la perf.
corrélée négativement
à la puissance initiale

Exercices répétés (intermittent)
Exercices répétés

Moment de la journée

Aptitude aérobie

Aptitude aérobie
VO2 pic (Jones et al 1995)
Seuil ventilatoire (Hill et al
1989)

Puissance

Puissance
10 %

Souissi et al (2004)

Exercices répétés (intermittent)
Moment de la journée  capacité à répéter des sprints

1

2

6 sec.

5
24 sec.

6 sec.

4
24 sec.

24 sec.

24 sec.
6 sec.

3

6 sec.

6 sec.

RSA
FitsSimons et al. (1993)
Bishop et al. (2001, 2003, 2004)

Racinais et al. 2005

Exercices répétés (intermittent)
Puissance mécanique développée

Puissance maximale
supérieure le soir

 de puissance plus
importante le soir

 de la puissance (P < 0.05) matin & soir
Interaction (P < 0.05) : amplitude de la  est ≠ matin & soir

Exercices répétés (intermittent)
 puissance plus importante
le soir
Fatigabilité plus grande en fin de journée ?
Rythme circadien
capacité de récupération

Perturbations métaboliques
premier sprint
Lactatémie

>

Exercices répétés (intermittent)
 puissance plus importante
le soir
Fatigabilité plus grande en fin de journée ?
Rythme circadien
capacité de récupération

Perturbations métaboliques
premier sprint

Pas de ≠ pour les sprints 2, 3, 4 & 5

Plus grande  de performance
= résultat mathématique d’une puissance initiale supérieure

Exercices répétés (intermittent)
Résultats / 10 x 6 s., r = 30 s.



Puissance maximale
supérieure le soir

 de puissance plus
importante le soir

  de la puissance (P < 0.05) matin & soir
 Interaction (P < 0.05) : amplitude de la  est ≠ matin & soir


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