Effet de l'alcool sur le rythme circadien

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 alcooliques[7]. 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 sommeil[8]. Cependant, ce retard de phase n’est pas observé chez des personnes saines ingérant de l'alcool[9].

Normalement, le cycle circadien possède la capacité de s’ajuster en fonction des stimulus externes tels que la lumière. Cela permet à l’organisme de pouvoir synchroniser les activités biologiques en fonction des évènements de l’environnement externe[10]. 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[2]. Cela indique que la réponse à la lumière qui permet l’ajustement du cycle circadien, est compromise par la prise de l’alcool.

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).

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[11]. 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[12] - [13]. 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)[14] - [15].

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[16]. Cependant, les effets observés ainsi que leur intensité dépendent fortement de l’heure d’ingestion, de la quantité ainsi que des antécédents familiaux[17]. 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[18].
• 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[19]. 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[20] - [21].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[22].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 [19]. 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[23]. Finalement, lors d’un sevrage, on observe une surproduction de cortisol par la glande surrénale, en raison de la sensibilité accrue à l’ACTH[24]. 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[23].

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 [25] - [26]. 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[26]. Ainsi, des agents perturbateurs comme l’alcool peuvent avoir des effets sur cette hormone, notamment en jouant sur la sécrétion de celle-ci[27]. 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[28]. Ainsi, le pic de sécrétion de cette hormone est retardé[29]. 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[30] - [31]. 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[32]. 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[33].

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[34]. En temps normal, le pic de libération de la TSH a lieu pendant la nuit[35].

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[36] - [37].Plus récemment, avec les expériences de Danel et Touitou[38] 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 [39]. En situation de sevrage, les concentrations de T3 et T4 dans l’organisme sont inférieures chez les alcoolodépendants que chez les personnes saines[40]. Toutefois, à la suite d'une période d’abstinence prolongée, la fonction de l’axe HPT peut se rétablir[39]. Cependant, en cas de rechute, les personnes alcooliques verront ce dérèglement thyroïdien réapparaitre[41].

Il a été démontré, chez les mammifères, que l’exposition à l’alcool pendant la période du développement cérébral rapide, affecte la photopériode et produit des changements de phase du rythme circadien dans des comportements journaliers, et ce, durant le restant de la vie de l’individu. Les altérations se jouent en fait au niveau du taux et du moment de l’expression de gènes de l’horloge. En effet, la prise d’alcool au cours de la poussée de croissance du cerveau modifie la régulation circadienne de certains gènes exprimés dans les noyaux suprachiasmatiques (SCN), le cervelet, ainsi que le foie. Parmi ces gènes: les gènes périodes, Per1 et Per2, le gène cytochrome, Cry1, et Bmal1, qui produit une protéine faisant partie du complexe qui régule la majorité des gènes de l’horloge. En condition normale du développement cérébral, Per2 et Cry1 sont plus fortement exprimés pendant la période d’inactivité (soit la nuit pour un animal diurne et le jour pour un animal nocturne). Cependant avec une exposition à l’alcool durant le développement cérébral rapide, Per2 est exprimé en moins grande quantité et durant la période d’activité en même temps que Cry1[5]. De plus, Bmal1, normalement exprimé pendant la période d’activité, se retrouve exprimé en période d’inactivité chez les individus ayant été exposés à l’alcool. Les protéines induites par Per1 et 2 ainsi que par Cry1 ont des rôles similaires dans la rythmicité. Une délétion ou une mauvaise expression de leurs gènes implique un rythme circadien défaillant. De plus celles-ci forment ensemble les complexes nécessaires au rétrocontrôle négatif qui manipule les transcriptions des gènes de l’horloge[42]. 

Chez l’humain, les individus ayant été exposé à l’alcool en période prénatale ont démontré des défaillances dans certaines caractéristiques type de l’horloge circadienne, des années après leurs naissances, tels que d’importantes perturbations dans le cycle éveil-sommeil- rêve ou encore une forte réponse au stress. Ceci est dû à une anomalie dans l’expression sous un rythme circadien de l’ARNm de la proopiomélanocortine codant le peptide β-endorphine au niveau de l’hypothalamus des individus adultes. La fonction circadienne des neurones β-endorphines, naturellement régulatrices de l’axe du stress, s’y trouve donc affectée et l’individus, même une fois adolescent ou adulte a de mauvaises réponses au stress et peut présenter des signes de dépression et de maladie mentale[43].

• Effets de l'alcool sur la santé