La santé circadienne à la croisée de la physiologie et du comportement

CV

Les rythmes circadiens sont des déterminants majeurs de la santé physique et mentale et du sommeil à la croisée de la physiologie et des comportements. La physiologie circadienne est classiquement décrite selon trois dimensions principales : la phase, l’amplitude et la stabilité circadienne. Les comportements aux nycthéméraux sont classiquement décrits selon deux principales dimensions : la temporalité et la régularité nycthémérale. Les plaintes de sommeil d’origine circadienne sont liées à une perturbation circadienne entre physiologie circadienne et comportementaux nycthéméraux et constituant une sixième dimension clinique possible. Cet article propose, à partir des connaissances scientifiques, pour chacune de ces dimensions : une définition, les principaux déterminants (génétique, âge et sexe, facteurs externes), les outils de mesure objectifs (mélatonine, température, actimétrie) et subjectifs (agenda de sommeil, auto-questionnaires). Les interactions entre ces six dimensions sont également présentées ainsi que l’impact sur le sommeil et la santé (mentale, cardiovasculaire, métabolique, immunitaire), et sur les performances physiques et mentales. Finalement, une définition de la santé circadienne est proposée ainsi que les stratégies pour la promouvoir (lumière, activité physique, mélatonine), offrant de nouvelles opportunités en matière de promotion de la santé en population générale et clinique. La promotion de la santé circadienne devrait tenir compte de l’ensemble des facteurs externes (individuels, sociaux, sociétaux, environnementaux) pour être efficace et participer à la réduction des inégalités en santé. À l’avenir, la création d’un outil unique de mesure de la santé circadienne tel que décrit dans cet article pourrait permettre sa meilleure caractérisation et prise en charge en population générale et clinique.

Résumé

Les rythmes circadiens sont des déterminants majeurs de la santé physique et mentale, et le sommeil se situe au carrefour de la physiologie et du comportement. La physiologie circadienne est traditionnellement décrite selon trois dimensions principales : la phase circadienne, l’amplitude et la stabilité. Les comportements nycthéméraux sont généralement caractérisés par deux dimensions principales : le rythme nycthéméral et la régularité. Les troubles du sommeil liés aux rythmes circadiens résultent d’une perturbation circadienne entre la physiologie circadienne et les comportements nycthéméraux et représentent une sixième dimension clinique potentielle. S’appuyant sur les connaissances scientifiques, cet article définit chacune de ces dimensions, explore leurs principaux déterminants (génétique, âge et sexe, facteurs externes) et présente des outils de mesure objectifs (mélatonine, température, actimétrie) et subjectifs (agendas du sommeil, questionnaires d’auto-évaluation). Les interactions entre ces six dimensions sont ensuite analysées, ainsi que leur impact sur le sommeil et la santé (mentale, cardiovasculaire, métabolique et immunitaire), et sur les performances physiques et cognitives. Enfin, une définition de la santé circadienne est proposée, ainsi que des stratégies pour la promouvoir (exposition à la lumière, activité physique, mélatonine), offrant de nouvelles perspectives pour améliorer la santé publique, tant au sein de la population générale que chez les patients. La promotion de la santé circadienne doit prendre en compte tous les facteurs externes (individuels, sociaux, sociétaux et environnementaux) pour être efficace et contribuer à réduire les inégalités de santé. À l’avenir, la mise au point d’un outil spécifique de mesure de la santé circadienne pourrait améliorer sa caractérisation et sa prise en charge, aussi bien au sein de la population générale que chez les patients.

1. Introduction​

Les rythmes circadiens, dont la période est proche de 24 heures, sont des événements physiologiques (sécrétion d’hormones, température corporelle, etc.) et comportementaux (alimentation, activité physique…) générés par des horloges biologiques qui fonctionnent de façon autonome (temps biologique), c’est-à-dire même en l’absence de synchroniseurs externes comme la lumière ou les interactions sociales ( Vetter, 2020 ). Dans les conditions de vie normales, les horloges biologiques et par conséquent les rythmes circadiens sont synchronisés par le temps solaire ( sun time ) et par le temps social ( social time ) ( Roenneberg et al., 2003 ). Le temps dépend du cycle lumière/obscurité de la terre déterminant le rythme nycthéméral. Le temps social dépend de l’heure du fuseau horaire mais surtout de l’heure de nos comportements nycthéméraux liés à nos activités socio-économiques et notre environnement. Contrairement aux autres organismes vivants dont les comportements suivent généralement le temps solaire, nos rythmes comportementaux sont régulés en grande partie par nos horaires de vie, qui sont moins en lien avec les rythmes solaires depuis l’accès à la lumière artificielle la nuit. La perturbation entre temps biologique, temps solaire et temps social va affecter, de façon indépendante, le sommeil et la santé physique et mentale ( Adan et al., 2012  ; Bauducco et al., 2020  ; Honkalampi et al., 2021  ; Taillard et al., 2001  ; Vitale et Weydahl, 2017 ). Par conséquent, l’évaluation des rythmes circadiens présente un grand intérêt tant en clinique qu’en recherche. Pourtant, la caractérisation de ces rythmes et de leurs différentes dimensions reste très hétérogènes dans la littérature scientifique et en pratique clinique ( Vetter, 2020 ).La physiologie circadienne est classiquement décrite selon trois dimensions principales : la phase, l’amplitude mais également, la stabilité circadienne ( Di Milia et Folkard, 2021 ). Les comportements nycthéméraux sont caractérisés par deux dimensions principales : la temporalité et la régularité nycthémérale ( Roenneberg et al., 2019  ; Sletten et al., 2023 ). Les plaintes de sommeil d’origine circadienne ne peuvent être totalement mises sur le compte de la physiologie circadienne ou des comportementaux nycthéméraux mais sont plutôt liées à une perturbation circadienne entre ces deux rythmes et constituant donc une sixième dimension ( Vetter, 2020 ). La Fig. 1 représente ces six dimensions circadiennes.

Figure 1. Représentation schématique des 6 dimensions circadiennes. Rythme nycthéméral : période de 24 h comprenant l’alternance du jour et de la nuit en raison de l’exposition au soleil. Physiologie circadienne (vert) : Rythmes physiologiques ∼24 h comprenant des pics (maximum sur le rythme nycthéméral), des creux (minimum sur le rythme nycthéméral) et des périodes (délai entre deux points identiques), la phase circadienne (synchronisation du pic et du creux sur le rythme nycthéméral), l’amplitude circadienne (différence entre le pic et le creux) et la stabilité circadienne (différence entre les périodes sur plusieurs jours). Comportements nycthéméraux (orange) : Rythmes des comportements ∼24 h avec alternance de sommeil (noir) et d’éveil (blanc). La temporalité nycthémérale (horaires des comportements) et la régularité nycthémérale (cohérence entre les horaires sur plusieurs jours) sont indiquées. Plaintes de sommeil d’origine circadienne (rouge) : symptômes cliniques ressentis par un individu en fonction de sa physiologie circadienne et de ses comportements nycthéméraux. Ces dimensions sont des composantes de la santé circadienne.

L’objectif de la présente revue est de proposer une approche des rythmes circadiens selon ces six dimensions, avec pour chacune : une définition, les principaux déterminants, et les outils de mesure subjectifs et objectifs. La définition des nombreux concepts plus ou moins distincts utilisés en chronobiologie reste encore aujourd’hui un véritable enjeu (Vetter, 2020). Au-delà des définitions, cet article vise à clarifier l’ensemble des concepts utilisés dans la recherche et la pratique clinique, pour, in fine, proposer (i) une définition de la santé circadienne sera proposée en tenant compte de l’impact des rythmes circadiens sur le sommeil et la santé et (ii) des stratégies pour promouvoir une bonne santé circadienne.

2. La physiologie circadienne

2.1. La phase

2.1.1. Définition

La phase se définit comme le moment du pic et/ou du creux du rythme circadien physiologique au cours des 24 heures du cycle nycthéméral (alternance jour/nuit) (Di Milia and Folkard, 2021). Chaque fonction physiologique va passer par un maximum (pic) et un minimum (creux) au cours des 24 heures du nycthémère. Ainsi en fonction de la phase de leurs fonctions physiologiques par rapport au rythme nycthéméral, les individus sont classés comme ayant une typologie circadienne matinale, intermédiaire, ou vespérale (Di Milia and Folkard, 2021). La typologie circadienne d’un individu est étroitement liée à la « période intrinsèque » de son horloge biologique (Adan et al., 2012). Ainsi un individu ayant une période intrinsèque courte (< 24 h) aura tendance à avoir une typologie circadienne matinale, c’est-à-dire, à être plus vigilant et performant le matin, tandis qu’un individu ayant une période intrinsèque longue (> 24 h) aura tendance à avoir une typologie vespérale, c’est-à-dire, à être plus vigilant et performant le soir (Czeisler et al., 1999).

2.1.2. Principaux déterminants

La phase et la typologie circadienne varient selon plusieurs déterminants. En premier, les facteurs génétiques jouent un rôle clé dans la détermination de la typologie circadienne (Hur et al., 1998). L’âge et le sexe sont également deux déterminants importants, avec une typologie davantage vespérale chez les hommes et à l’âge de l’adolescence et du jeune adulte, et une typologie davantage matinale chez les femmes, dans la petite enfance et chez les personnes âgées (Adan et al., 2012). S’ajoute à cela l’influence de plusieurs synchroniseurs de l’horloge biologique (exposition à la lumière, alimentation, activité physique, rythmes sociaux) qui permettent aux individus ayant une période intrinsèque différente de 24 heures de se resynchroniser quotidiennement avec le nycthémère (Adan et al., 2012).

2.2. L’amplitude et la stabilité circadienne

2.2.1. Définitions

L’amplitude circadienne se définit comme l’écart entre le pic et le creux du rythme circadien physiologique (c’est-à-dire le degré d’oscillation circadienne) (Di Milia and Folkard, 2021). Plus l’amplitude du rythme physiologique est grande plus les moments dictés par la phase sont marqués. Les individus peuvent être classés selon la force de leur amplitude. Ils sont définis comme étant « vigoureux » s’ils ont une faible amplitude (c’est-à-dire, la capacité à réaliser facilement des comportements à n’importe quel moment des 24 heures), ou « langoureux » s’ils ont une grande amplitude (c’est-à-dire, la capacité à réaliser uniquement des comportements à des moments bien définis au cours des 24 heures en lien avec leur phase circadienne) (Di Milia and Folkard, 2021).

La stabilité circadienne se définit comme la constance de l’amplitude circadienne d’un individu d’un jour sur l’autre (c’est-à-dire la cohérence de l’oscillation circadienne) (Di Milia and Folkard, 2021). Les individus sont classés selon leur capacité à modifier leur physiologie circadienne d’un jour sur l’autre en réponse à des contraintes externes. Ils sont définis comme étant « flexibles » quand la constance de leur amplitude est faible, ou « rigides » quand la constance de leur amplitude est grande. Les individus flexibles sont capables de modifier leur physiologie circadienne d’un jour sur l’autre (c’est-à-dire, s’ils peuvent modifier les horaires de leurs comportements soudainement). Les individus rigides sont incapables de modifier leur physiologie circadienne d’un jour sur l’autre (c’est-à-dire, s’ils ne peuvent pas modifier les horaires de leurs comportements soudainement).

L’amplitude et la stabilité circadiennes sont positivement corrélées l’une à l’autre, c’est-à-dire qu’un individu ayant une forte amplitude (« langoureux ») aura une forte stabilité (« rigide ») et inversement (Di Milia and Folkard, 2021).

2.2.2. Principaux déterminants

L’amplitude et la stabilité circadiennes varient selon plusieurs déterminants. En premier, les facteurs génétiques jouent un rôle clé dans la détermination de ces paramètres de la physiologie circadienne (Vitaterna et al., 2019). L’âge et le sexe sont également deux déterminants importants. L’amplitude et la stabilité sont plus faibles chez les hommes (c’est-à-dire, physiologie « vigoureuse » et « flexible ») et plus fortes chez les femmes (c’est-à-dire, physiologie « langoureuse » et « rigide »). En revanche, l’amplitude circadienne a tendance à diminuer avec l’âge, tandis que la stabilité circadienne à augmenter avec l’âge (Di Milia and Folkard, 2021 ; Hood and Amir, 2017). A noter que la typologie circadienne vespérale est classiquement associée à une amplitude « vigoureuse » et « flexible » tandis qu’une typologie circadienne matinale est associée à une amplitude « langoureuse » et « rigide » (Di Milia and Folkard, 2021). Cependant certaines études ne confirment pas ces résultats (Taillard et al., 2011). S’ajoute à cela l’influence de la sensibilité aux synchroniseurs de l’horloge biologique ou de leur forces, dont l’exposition à la lumière, l’alimentation, l’activité physique, et les rythmes sociaux, qui peuvent largement participer à faire varier l’amplitude et la stabilité circadiennes d’un individu (Watson et al., 2018).

2.2.3. Outils de mesure objectifs et subjectifs de la phase, amplitude et stabilité circadiennes

Les mesures de la température centrale et/ou de la sécrétion de mélatonine sont classiquement utilisées pour étudier précisément les paramètres de la physiologie circadienne d’un individu (c’est-à-dire, phase et amplitude) (Hood and Amir, 2017 ; Reid, 2019). Ces protocoles nécessitent théoriquement l’utilisation de protocole de constante routine ou de désynchronisation forcée pour minimiser l’influence des synchroniseurs externes (lumière, activité physique, alimentation, notion du temps) sur la physiologie circadienne et dissocier le rythme veille/sommeil de la régulation homéostatique (Czeisler et al., 1999). Néanmoins, des mesures ambulatoires ponctuelles ou sur plusieurs jours peuvent être effectuées avec un bon niveau de corrélation avec les investigations réalisées en laboratoire, comme par exemple la mesure du début de l’ascension de la sécrétion de mélatonine en lumière faible (Dim-Light Melatonine Onset, DLMO), de la 6-sulfatoxymélatonine urinaire, ou encore du nadir de la température corporelle (Glacet et al., 2023 ; Murray et al., 2024 ; Pullman et al., 2012 ; Reid, 2019 ; Taillard and Mullens, 2018). L’actimétrie (mesure objective) et l’agenda de sommeil (mesure subjective) sont également des outils privilégiés pour évaluer de façon prospective la physiologie circadienne (Carney et al., 2012 ; Kearns et al., 2023 ; Smith et al., 2018). La phase circadienne pourra être mesurée à partir des horaires de veille et de sommeil les jours de repos en l’absence de contrainte (Carney et al., 2012 ; Kearns et al., 2023 ; Roenneberg et al., 2003 ; Smith et al., 2018). L’amplitude circadienne pourra être mesurée comme la différence normalisée entre les 5 h les moins actives et les 10 h les plus actives d’un individu (Mitchell et al., 2017). Concernant la constance de l’amplitude reliée à la stabilité circadienne, il n’existe à ce jour aucun outil de mesure ou biomarqueur physiologique validé et normé, ce qui souligne la nécessité d’études complémentaires sur les fondements physiologiques de cette dimension, décrite initialement dans une application clinique (Folkard et al., 1979).

Cependant compte tenu des difficultés en termes d’acceptabilité et de faisabilité notamment dans les études rétrospectives ou transversales, les auto-questionnaires restent des outils privilégiés (Di Milia et al., 2013 ; Di Milia and Folkard, 2021). Concernant la typologie circadienne, deux sont particulièrement utilisés : le questionnaire de matinalité/vespéralité de Horne et Ostberg (MEQ) (Horne and Ostberg, 1976) et le questionnaire de chronotype de Munich (MCTQ) (Roenneberg et al., 2003). Le MEQ est composé de 19 items qui évaluent la typologie circadienne à partir de la préférence psychologique d’un individu pour mettre en place différents comportements (sommeil, alimentation, activité physique ou mentale) à certains horaires (Horne and Ostberg, 1976). La MCTQ est composé de 32 items qui évaluent la typologie circadienne à partir des horaires de veille et de sommeil les jours de repos en l’absence de contrainte (Roenneberg et al., 2003). En revanche, un seul auto-questionnaire cible spécifiquement l’amplitude et la stabilité circadiennes : l’inventaire de typologie circadienne (CTI) (Di Milia et al., 2004) et sa version révisée (rCTI) (Di Milia et al., 2005). Ces deux versions sont composées de 11 items qui évaluent l’amplitude circadienne à partir de la force de sa préférence psychologique pour mettre en place certains comportements à certains moments (par exemple : « Trouvez-vous aussi facile de travailler tard le soir que tôt dans la journée ? ») et la stabilité circadienne à partir de sa capacité à s’adapter à des contraintes temporelles soudaine (par exemple : « Si vous avez beaucoup à faire, pouvez-vous rester éveillé tard pour terminer votre travail sans vous sentir trop fatigué ? »). Le questionnaire de typologie circadienne (CTQ, 20 items) (Folkard et al., 1979) et plus récemment le questionnaire MESSi (15 items) (Randler et al., 2016) permettent une évaluation complète de la physiologie circadienne d’un individu (typologie, amplitude, et stabilité).

3. Les comportements nycthéméraux

3.1. La temporalité nycthémérale

3.1.1. Définitions

La temporalité nycthémérale se définit comme les horaires réels des différents comportements nycthéméraux (sommeil, alimentation, activité physique ou mentale) (Roenneberg et al., 2003). Les individus sont généralement classés selon la médiane du sommeil. Cette médiane peut être définie comme l’horaire qui coupe en deux parties égales la période entre l’heure du premier endormissement et l’heure du dernier lever, calculée les jours de travail ou en présence de contraintes. Cette dimension présente l’intérêt de tenir compte des facteurs externes (par exemple, des contraintes liées aux exigences sociales ou à l’exposition à la lumière). La classification des individus selon leur temporalité nycthémérale n’est pas consensuelle. Une médiane de sommeil avant 2 h du matin est généralement utilisée pour définir les individus ayant une temporalité matinale tandis qu’une médiane de sommeil après 4 h du matin est généralement utilisée pour définir les individus ayant une temporalité vespérale (Buysse, 2014). Cependant de nombreuses études utilisent les terciles pour répartir les individus en trois groupes distincts (Coelho et al., 2023a ; Lunn et al., 2021 ; Reiter et al., 2021).

3.1.2. Principaux déterminants

La temporalité nycthémérale varie selon plusieurs déterminants. Tout d’abord, elle est sous l’influence de la typologie circadienne d’un individu (c’est-à-dire la phase), et donc indirectement de l’âge et du sexe (Roenneberg et al., 2003). La temporalité matinale est donc plus fréquente chez les femmes, dans la petite enfance et chez les personnes âgées. Inversement la temporalité vespérale est plus fréquente chez les hommes et chez les jeunes adultes (Adan et al., 2012). S’ajoute à cela l’influence de nombreux facteurs externes, individuels (ex : psychologie), sociaux (ex : famille), sociétaux (ex : travail posté ou de nuit), et environnementaux (ex : bruit) (Roenneberg et al., 2003). Le travail posté ou de nuit (20 à 25 % des salariés) sont des déterminants majeurs de la temporalité nycthémérale en population générale (Leger et al., 2018).

3.2. La régularité nycthémérale

3.2.1. Définitions

La régularité nycthémérale se définit comme la différence entre les comportements nycthéméraux d’un individu d’un jour sur l’autre (c’est-à-dire la cohérence des comportements) (Fischer et al., 2021). Les individus sont classés comme « réguliers » (c’est-à-dire comme ayant une faible différence ou une grande cohérence dans les comportements nycthéméraux d’un jour sur l’autre) ou « irréguliers » (c’est-à-dire comme ayant une grande différence ou une faible cohérence dans les comportements nycthéméraux d’un jour sur l’autre).

3.2.2. Principaux déterminants

La régularité nycthémérale varie selon plusieurs déterminants. Tout d’abord, elle est sous l’influence de la stabilité circadienne d’un individu, et donc indirectement de l’âge et du sexe (Sletten et al., 2023). La régularité est donc plus fréquente chez les femmes, et inversement l’irrégularité est plus fréquente chez les hommes (Lunsford-Avery et al., 2018 ; Windred et al., 2024). En revanche les données concernant les effets de l’âge sont plus hétérogènes avec des résultats en faveur de l’absence d’association (Windred et al., 2024), des résultats en faveur d’une irrégularité plus grande chez les personnes âgés (Lunsford-Avery et al., 2018), et des résultats en faveur d’une irrégularité plus grande chez les jeunes adultes (Beauvalet et al., 2017). S’ajoute à cela l’influence de nombreux facteurs externes, individuels (ex : psychologie), sociaux (ex : famille), sociétaux (ex : travail posté ou de nuit), et environnementaux (ex : bruit) (Roenneberg et al., 2019). Le travail posté ou de nuit (20 à 25 % des salariés) sont des déterminants majeurs de la régularité nycthémérale en population générale (Leger et al., 2018).

3.3. Outils de mesure objectifs et subjectifs de la temporalité et régularité nycthémérales

L’actimétrie (mesure objective) et l’agenda de sommeil (mesure subjective) sont des outils privilégiés pour évaluer de façon prospective les comportements nycthéméraux (c’est-à-dire, temporalité et régularité) (Carney et al., 2012 ; Kearns et al., 2023 ; Smith et al., 2018). Le calcul de la médiane de sommeil à partir des horaires de veille et de sommeil les jours de travail ou en présence de contraintes permet une mesure de la temporalité nycthémérale (par opposition aux horaires les jours de repos non contraints qui mesurent la phase circadienne) (Roenneberg et al., 2019). La quantification de la régularité nycthémérale peut s’appuyer sur plusieurs métriques (Fischer et al., 2021). Certaines reposent sur l’analyse de la concordance des phases de veille et de sommeil d’un jour sur l’autre (métriques d’un jour sur l’autre, SRI : Sleep Regularity Index, CPD : Composite Phase Deviation). D’autres utilisent la concordance des phases de veille et de sommeil sur une période donnée (métriques globales, IS : Interdaily Stability, StDev : Standard Deviation of midsleep).

Cependant compte tenu des contraintes en termes d’acceptabilité et de faisabilité notamment dans les études rétrospectives ou transversales, les auto-questionnaires restent des outils privilégiés (Aili et al., 2017). L’échelle de qualité de sommeil de Pittsburgh (PSQI) propose 18 items pour évaluer le sommeil dont la temporalité du sommeil (Buysse et al., 1989). En revanche aucune distinction n’y est faite entre les jours de travail et de repos, ce qui peut amener une grande imprécision dans la mesure et ne permet pas le calcul de la régularité nycthémérale. A ce jour, le MCTQ (32 items) est le seul auto-questionnaire validé qui évalue les horaires du sommeil les jours de travail et de repos (Roenneberg et al., 2003). Ces informations permettent de mesurer la temporalité nycthémérale (médiane de sommeil les jours de travail) en plus de la typologie circadienne d’un individu. A nouveau les individus ayant des horaires de veille et de sommeil très irréguliers, par exemple en raison d’un travail posté, peuvent avoir du mal à compléter un tel questionnaire, c’est pourquoi une version a également été publiée pour ces travailleurs (Juda et al., 2013a). La régularité de sommeil peut également être mesurée directement comme c’est le cas dans l’échelle de la Sleep Regularity Questionnaire (SRQ) (Dzierzewski et al., 2021). Cette échelle évalue la régularité d’un jour à l’autre de six paramètres de sommeil (heure de coucher, heure de réveil, heure de lever, durée de sommeil, nombre d’éveils intra-sommeil, durée des éveils intra-sommeil) sur une échelle de Likert de 5 points (jamais, rarement, parfois, souvent, toujours) (Dzierzewski et al., 2021).

4. La santé circadienne

4.1. Les plaintes de sommeil d’origine circadienne

4.1.1. Définitions

Les plaintes de sommeil d’origine circadienne sont définies comme les symptômes cliniques pouvant être ressentis par un individu en fonction de l’adéquation entre sa physiologie circadienne et ses comportements nycthéméraux. Les plaintes de sommeil d’origine circadienne se manifestent classiquement le matin ou le soir et peuvent prendre la forme d’une somnolence diurne excessive (inertie du sommeil ou somnolence vespérale) ou d’une insomnie (réveil précoce ou insomnie d’endormissement). Ces plaintes ne sont généralement pas totalement expliquées par une seule dimension de physiologie circadienne (c’est-à-dire, phase, amplitude et stabilité) ou de comportements nycthéméraux (c’est-à-dire, temporalité et régularité) mais sont plutôt liées à une « disruption circadienne » entre ces différentes dimensions.

Les disruptions circadiennes associées à des plaintes sont décrites comme des troubles du rythme circadien veille-sommeil (TRCVS) dans la nosographie des troubles du sommeil de l’International Classification of Sleep Disorders -3 (ICSD-3) (American Academy of Sleep Medicine, 2014). Ces disruptions circadiennes sont la conséquence de deux principaux mécanismes : le désalignement circadien (ou désynchronisation circadienne), c’est-à-dire, un décalage entre la physiologie circadienne et les comportements nycthéméraux en raison de contraintes externes), et l’altération circadienne, c’est-à-dire, un dysfonctionnement de l’horloge biologique per se (American Academy of Sleep Medicine, 2014).

4.2. Principaux déterminants

4.2.1. Désalignement circadien

En cas d’alignement entre physiologie circadienne et comportements nycthéméraux, on parle « d’effet synchronie » qui optimise les fonctions physiologiques et comportementales (Healy et al., 2021). En revanche, le désalignement peut générer des plaintes de sommeil d’origine circadienne. Ainsi, un individu avec une physiologie circadienne retardée par rapport à son environnement contraint (ex : typologie vespérale et temporalité matinale) pourra présenter des plaintes de type d’insomnie d’endormissement et d’inertie du sommeil. En revanche, un individu avec une physiologie circadienne avancée par rapport à son environnement contraint (ex : typologie matinale avec temporalité vespérale) pourra présenter une somnolence vespérale avec un réveil précoce (American Academy of Sleep Medicine, 2014). Un individu contraint d’alterner rapidement ses horaires de veille-sommeil d’un jour sur l’autre (par exemple, travail posté) oscillera entre retard de phase (postes du matin), avance de phase (postes de l’après-midi), voire opposition de phase (postes de nuit). Finalement, un individu avec une physiologie circadienne « vigoureuse » et « flexible » s’adaptera davantage à un désalignement tandis qu’un individu avec une physiologie « langoureuse » et « rigide » sera davantage impacté par ce désalignement (Bagheri Hosseinabadi et al., 2019 ; Di Milia et al., 2024). La Fig. 2 est une proposition de résumé des interactions entre les différentes dimensions des rythmes circadiens qui peuvent générer des plaintes de sommeil d’origine circadienne de différents degrés en cas de désalignement circadien.

Figure 2. Proposition d’une cartographie synthétique des interactions entre les différentes dimensions qui pourraient favoriser la santé circadienne. Physiologie circadienne (vert), comprenant la typologie circadienne (matin extrême, matin modéré, intermédiaire, soir modéré, soir extrême) et l’amplitude circadienne et la stabilité circadienne (supérieure, amplitude élevée et stabilité élevée ; inférieure, amplitude faible et stabilité faible). Comportements nycthéméraux (orange), comprenant la temporalité nycthémérale (temporalité matinale, temporalité intermédiaire, temporalité vespérale, environnement libre). Plaintes de sommeil d’origine circadienne (rouge : aucune plainte, plaintes légères, modérées ou sévères). Régularité nycthémérale : variabilité des horaires au jour le jour sans jetlag social ni syndrome d’avance de phase ou de retard de phase.

Ce désalignement devient un TRCVS lorsque la physiologie circadienne est incapable de s’adapter aux contraintes externes et (a) qu’il existe une souffrance ou un handicap cliniquement significatif, (b) évoluant depuis 3 mois ou plus, (c) et qu’il n’est pas mieux expliqué par un autre trouble (American Academy of Sleep Medicine, 2014). Les individus sont alors considérés comme ayant un diagnostic de « syndrome d’avance de phase » (c’est-à-dire, typologie matinale avec temporalité vespérale), de « syndrome de retard de phase » (c’est-à-dire, typologie vespérale avec temporalité matinale), de « désadaptation au travail posté » (c’est-à-dire, irrégularité nycthémérale sans flexibilité circadienne), ou de « syndrome de changement de fuseau horaire » (c’est-à-dire, un jetlag, symptomatique et spontanément résolutif en quelques jours, avec une avance de phase dans le cas d’un voyage vers l’ouest et un retard de phase vers l’est).

L’ensemble des déterminants pouvant influencer la physiologie circadienne ou les comportements nycthéméraux vue précédemment sont des déterminants indirects du désalignement et donc des plaintes de sommeil d’origine circadienne. Ainsi le syndrome de retard de phase est classiquement décrit chez les hommes et les jeunes adultes avec une typologie vespérale, tandis que le syndrome d’avance de phase concerne davantage les femmes et les personnes âgées avec une typologie matinale (Auger et al., 2015). S’ajoute à cela l’influence de nombreux facteurs externes, individuels (ex : consommation d’écran et activité physique), sociaux (ex : enfants en bas âge, animaux), sociétaux (ex : travail posté ou de nuit), et environnementaux (ex : exposition lumineuse) (Auger et al., 2015).

La sévérité du désalignement circadien est classiquement évalué par le décalage entre la médiane de sommeil les jours de travail (càd, la temporalité nycthémérale) et la médiane de sommeil les jours de repos (càd, la phase circadienne), aussi appelé « jetlag social » (Sletten et al., 2023). Ce calcul doit être corrigé pour tenir compte de l’excès de décalage lié à l’accumulation d’une dette de sommeil les jours de travail compensée durant les jours de repos (Roenneberg et al., 2019). Dans le cas du travail posté, il n’y a pas d’outil de mesure permettant de mesurer la sévérité du désalignement. Cependant, les outils de mesure de la régularité nycthémérale (SRI, CPD, IS, StDev) permettent de quantifier l’irrégularité des rythmes auquel l’individu est contraint (Fischer et al., 2021). A noter que le jetlag social est parfois utilisé comme une mesure de la régularité bien qu’il ne se concentre que sur l’irrégularité entre les jours de repos et les jours de travail (Fischer et al., 2021). L’ensemble de ces paramètres peuvent être évalués objectivement par une actimétrie ou subjectivement par un agenda de sommeil.

Ainsi, le jetlag social est une mesure de la sévérité du désalignement circadien qui, contrairement au TRCVS, n’implique pas de plaintes ni de souffrance ou handicap cliniquement significatif (Vetter, 2020). Malgré cette différence, ces concepts sont fréquemment associés en pratique clinique (la probabilité du TRCVS augmente avec la sévérité du jetlag social) mais jamais dans la littérature scientifique. La meilleure définition et caractérisation de ces deux entités est cruciale pour la compréhension des perturbations circadiennes dans les études futures.

4.2.2. Altération circadienne

Dans certains cas, plus rares, la disruption circadienne est la conséquence directe d’un dysfonctionnement de l’horloge biologique. Dans ce cas, le TRCVS qui en résulte n’est alors pas entièrement dépendant de la présence ou non de contraintes externes.

Tout d’abord, il y a « le trouble de rythme veille-sommeil irrégulier » qui est souvent observé chez les personnes âgées ou atteintes de troubles neurocognitifs, comme la maladie d’Alzheimer. Il se caractérise par des périodes de sommeil fragmenté et réparties de façon irrégulière sur 24 heures (American Academy of Sleep Medicine, 2014 ; Ruppert et Kilic-Huck, 2018).

Ensuite, il existe « le trouble de rythme différent de 24 heures », aussi appelé en français le « syndrome de libre cours » ou « rythme non entraîné » qui survient généralement chez les individus aveugles ou dans des environnements dépourvus d’indices temporels, laissant ainsi s’exprimer leur période intrinsèque sans capacité de resynchronisation avec le nycthémère (Guichard et al., 2021).

Le traitement de ces deux TRCVS repose sur une structuration des activités quotidiennes pour fournir des repères temporels avec parfois l’administration de mélatonine et un protocole de luminothérapie (American Academy of Sleep Medicine, 2014 ; Ruppert and Kilic-Huck, 2018).

4.2.3. Définition des troubles du rythme circadien veille-sommeil

Il est important de noter que les perturbations de la santé circadienne proviennent le plus souvent d’un désalignement entre la physiologie circadienne et les comportements nycthéméraux dans des contextes contraints par des facteurs externes. Ainsi, la plupart des TRCVS (entrainant un préjudice pour la santé) sont inexistants en l’absence de contraintes externes. La réversibilité des plaintes de sommeil d’origine circadienne durant les jours de repos et les congés prolongés permettant de limiter les contraintes externes est d’ailleurs un élément en faveur des TRCVS de type désalignement circadien (American Academy of Sleep Medicine, 2014 ; Taillard and Mullens, 2018). Également, l’hypothèse d’un « décalage entre rythme circadien endogène et rythme veille-sommeil souhaité » rend possible le fait que tout individu, bien qu’il ait une physiologie circadienne normale (phase intermédiaire, amplitude et stabilité moyenne) puisse avoir un TRCVS lorsqu’il s’expose à des contraintes entraînant un rythme veille-sommeil extrême. A ce titre, seuls le trouble de rythme veille-sommeil irrégulier et le trouble de rythme différent de 24 heures pourraient répondre à la définition des troubles du sommeil suivant la notion de dysfonction préjudiciable, c’est-à-dire d’une altération de la fonction physiologique (en l’occurrence la physiologie des rythmes circadiens) associé à un préjudice (en l’occurrence les plaintes de sommeil et la détresse et handicap reliée) (Gauld et al., 2025 ; Wakefield, 1992). Les TRCVS, en particulier le désalignement circadien, représentent donc une condition des rythmes du sommeil et de l’éveil à la croisée de la physiologie et de l’environnement d’un individu, dont la place comme trouble plutôt que déterminant de santé reste à mieux élaborer. La Fig. 3 propose une synthèse des différents TRCVS selon leur mécanisme d’origine.

Figure 3. Classification des disruptions circadiennes. La disruption circadienne peut être liée à un désalignement circadien (ou désynchronisation circadienne) ou une altération circadienne. Le syndrome de retard de phase, le syndrome d’avance de phase, et la désadaptation au travail posté sont la conséquence d’un désalignement circadien. Le jetlag social est un indicateur de la sévérité du désalignement circadien. Ils sont liés à un décalage entre la physiologie circadienne et les comportements nycthéméraux en raison de contraintes externes. Le trouble de rythme veille-sommeil irrégulier et le trouble de rythme différent de 24 heures sont la conséquence d’un dysfonctionnement de l’horloge biologique per se.

4.3. Impact sur le sommeil et la santé

La disruption circadienne entre la physiologie circadienne et les comportements nycthéméraux est associée à une perturbation du sommeil (quantité et qualité), une altération de la santé mentale (symptômes anxio-dépressifs), une diminution des performances cognitives (réussite académique, conduite automobile), une perturbation de la santé cardiovasculaire et du système immunitaire (Kobayashi Frisk et al., 2024, Kobayashi Frisk et al., 2022 ; Murray et al., 2020 ; Palagini et al., 2022 ; Taillard et al., 2021 ; Zou et al., 2022).

Concernant le désalignement circadien, les individus avec une désadaptation au travail posté rapportent un risque plus important de somnolence et d’accident du travail (Di Milia et al., 2024). De manière générale, l’irrégularité du sommeil est associée à une diminution du temps total de sommeil et notamment du sommeil profond et paradoxal avec une altération de la qualité du sommeil, sans pour autant qu’il y ait de conséquence sur la qualité de l’éveil ou la fatigue perçue la journée (Sletten et al., 2023). Elle est également associée à une altération de la santé mentale (symptômes anxio-dépressifs et idées suicidaires), une diminution des performances cognitives (réussite académique, conduite automobile), une perturbation de la santé cardiovasculaire et du système immunitaire (Coelho et al., 2023b, Coelho et al., 2022 ; Cribb et al., 2023 ; Sletten et al., 2023 ; Windred et al., 2024). Il faut noter que la typologie circadienne vespérale est classiquement décrite comme ayant un impact direct sur le sommeil et la santé mais le lien semble totalement médié par la propension élevée de désalignement circadien chez ces individus (Burns et al., 2024).

Concernant l’altération circadienne, peu de données épidémiologiques sont disponibles au sujet des conséquences sur le sommeil et la santé de ces TRCVS mais leur caractère chronique, fréquemment comorbide, et résistant aux traitements en fond des troubles sévères.

4.4. Définition de la santé circadienne

La physiologie circadienne (phase, amplitude, stabilité), les comportements nycthéméraux (temporalité, régularité) et les plaintes de sommeil d’origine circadienne sont des déterminants majeurs de la santé, du fonctionnement, et de la qualité de vie d’un individu. En conséquence, le concept de « santé circadienne » commence à être utilisé dans la littérature scientifique (Fishbein et al., 2021 ; Gubin et al., 2025 ; LaBuzetta et al., 2022). Roenneberg en propose la définition suivante : « l’état dans lequel les horloges biologiques sont entraînées de façon stable par leurs synchroniseurs, permettant un alignement approprié avec le nycthémère ». Conformément à la définition de la santé du sommeil (Buysse, 2014), nous proposons de compléter cette définition de la façon suivante : « la santé circadienne est un modèle multidimensionnel intégré des rythmes circadiens, adaptée à son environnement et aux exigences individuelles et sociales, qui favorise la physiologie globale de l’organisme et le bien-être physique et mental. Une bonne santé circadienne se caractérise par une adéquation entre la physiologie circadienne (phase, amplitude, stabilité) et les comportements nycthéméraux (temporalité, régularité), participant à l’homéostasie et la synchronisation de l’organisme à son environnement avec une absence de plaintes de sommeil d’origine circadienne ». Notre définition complète celle de Roenneberg et al. car : (i) elle tient compte non seulement de l’adéquation entre la phase circadienne et la temporalité nycthémérale, mais aussi de l’amplitude et de la stabilité circadiennes, et de la régularité nycthémérale, (ii) elle met en avant l’impact des rythmes circadiens sur la physiologie globale de l’organisme et le bien-être physique et mental sans se limiter à l’absence de TRCVS. Ainsi, cette définition propose une approche multidimensionnelle positive des rythmes circadiens qui peut profiter à l’ensemble de la population à l’échelon individuel ou collectif. La sensibilité aux synchroniseurs (composante de la physiologie circadienne) et l’exposition aux synchroniseurs (composante des comportements nycthéméraux) n’ont pas été développées dans cet article mais sont également des déterminants importants de la santé circadienne (Chellappa, 2021). Également, la santé circadienne est largement connectée à la régulation homéostatique du sommeil (Deboer, 2018) et la caractérisation de leur interaction est nécessaire pour mieux décrire la place de la santé circadienne par rapport à la santé du sommeil (Buysse, 2014). La Fig. 4 propose une synthèse de la santé circadienne à la croisée de la physiologie et des comportements impactant la santé physique et mentale.

4.5. Promotion de la santé circadienne

L’adéquation des comportements nycthéméraux à la physiologie circadienne peut permettre de promouvoir la santé physique et mentale d’un individu (Brown et al., 2020 ; Hulsegge et al., 2019a, Hulsegge et al., 2019b ; James et al., 2017 ; Roenneberg et al., 2019). Différentes stratégies peuvent permettre de favoriser cette adéquation. Tout d’abord, l’évaluation systématique par les services de santé au travail de la physiologie circadienne d’un salarié qui va devoir modifier ses comportements nycthéméraux en raison d’horaires de travail atypiques pourrait permettre de prédire sa bonne adaptation (Amini et al., 2021 ; Hasan et al., 2022 ; Hittle et al., 2020 ; Hittle and Gillespie, 2018 ; Hulsegge et al., 2019b ; Juda et al., 2013b). Ensuite, l’utilisation de synchroniseurs (lumière, alimentation, activité physique) peut permettre un certain ajustement de la physiologie aux contraintes externes (Healy et al., 2021). Le levier d’action le plus important pour améliorer la santé serait le contrôle de l’exposition à la lumière naturelle et artificielle : privilégier une exposition à la lumière naturelle le jour ou une lumière artificielle enrichie en bleu d’intensité de 250 lux, une exposition à la lumière artificielle appauvrie en bleu d’intensité de 10 lux 3 heures avant le coucher et une exposition nulle à la lumière pendant le sommeil (Brown et al., 2020). De plus, un individu contraint de se lever plus tôt que ce que lui indique son horloge biologique (càd, retard de phase) pourra mettre en place une activité physique et une exposition à la lumière le matin et réduire l’activité physique, l’exposition à la lumière artificielle et la prise alimentaire le soir afin de réaliser une avance de sa phase circadienne, tandis qu’un individu contraint de se lever plus tard que ce que lui indique son horloge biologique (càd, avance de phase), en ayant tendance donc à se réveiller trop tôt, pourra mettre en place une activité physique et une exposition à la lumière en fin de journée afin de retarder sa phase circadienne (Shen et al., 2023 ; Tähkämö et al., 2019). Un individu « vigoureux » et « flexible » sera d’autant plus apte à ajuster ainsi sa phase circadienne (Di Milia and Folkard, 2021). Dans le cadre d’un TRCVS, l’utilisation de la mélatonine et de la luminothérapie est recommandée (Auger et al., 2015), en plus des règles d’hygiène de sommeil comme la régularité des horaires (Irish et al., 2015) et de la prise en compte des facteurs externes (individuels, sociaux, sociétaux, environnementaux) (Grandner, 2022). En complément de ces approches individuelles, des interventions populationnelles de promotion de la santé circadienne liées par exemple à la modification des horaires d’école et de travail ou à la gestion de l’exposition lumineuse artificielle à l’intérieur et à l’extérieur au cours du nycthémère ont montré une efficacité sur le sommeil et la santé dans différentes populations (Lowden et al., 2019 ; Minges and Redeker, 2016).

5. Conclusion

Les rythmes circadiens sont des déterminants majeurs de la santé physique et mentale à la croisée de la physiologie circadienne (phase, amplitude et stabilité), des comportements nycthéméraux (temporalité, régularité) et des plaintes de sommeil d’origine circadienne. Ces deux dernières dimensions cliniques sont essentielles en médecine du sommeil dans l’évaluation et la prise en charge des TRCVS. Une approche intégrative de neurophysiologie clinique reste à renforcer pour confirmer le lien entre physiologie circadienne et ces dimensions cliniques. Pour autant la définition de la santé circadienne proposée à l’interface de l’ensemble des dimensions des rythmes circadiens offre de nouvelles opportunités en matière de promotion de la santé en population générale et clinique. La promotion de la santé circadienne devra tenir compte de l’ensemble des facteurs externes (individuels, sociaux, sociétaux, environnementaux) pour être efficace et participer à la réduction des inégalités de santé. De nombreux outils de mesure objectifs et subjectifs sont disponibles mais la création d’un outil unique de mesure de la santé circadienne pourrait permettre sa meilleure caractérisation et prise en charge en population générale et clinique.

Références

1. Adan et al., 2012A. Adan, S.N. Archer, M.P. Hidalgo, L. Di Milia, V. Natale, C. RandlerCircadian Typology: A Comprehensive ReviewChronobiol Int, 29 (2012), pp. 1153-1175, 10.3109/07420528.2012.719971Finding PDF…Google Scholar
2. Aili et al., 2017K. Aili, S. Åström-Paulsson, U. Stoetzer, M. Svartengren, L. HillertReliability of Actigraphy and Subjective Sleep Measurements in Adults: The Design of Sleep AssessmentsJ Clin Sleep Med JCSM Off Publ Am Acad Sleep Med, 13 (2017), pp. 39-47, 10.5664/jcsm.6384Google Scholar
3. American Academy, 2014American Academy of Sleep MedicineInternational Classification of Sleep Disorders(3rd Edition), Darien, Ill (2014)Google Scholar
4. Amini et al., 2021F. Amini, S.M. Moosavi, R. Rafaiee, A. Nadi Ghara, M. BabakhanianChronotype patterns associated with job satisfaction of shift working healthcare providersChronobiol Int, 38 (2021), pp. 526-533, 10.1080/07420528.2020.1869028Google Scholar
5. Auger et al., 2015R.R. Auger, H.J. Burgess, J.S. Emens, L.V. Deriy, S.M. Thomas, K.M. SharkeyClinical Practice Guideline for the Treatment of Intrinsic Circadian Rhythm Sleep-Wake Disorders: Advanced Sleep-Wake Phase Disorder (ASWPD), Delayed Sleep-Wake Phase Disorder (DSWPD), Non-24-Hour Sleep-Wake Rhythm Disorder (N24SWD), and Irregular Sleep-Wake Rhythm Disorder (ISWRD). An Update for 2015J Clin Sleep Med JCSM Off Publ Am Acad Sleep Med, 11 (2015), pp. 1199-1236, 10.5664/jcsm.5100Google Scholar
6. Bagheri Hosseinabadi et al., 2019M. Bagheri Hosseinabadi, M.H. Ebrahimi, N. Khanjani, J. Biganeh, S. Mohammadi, M. AbdolahfardThe effects of amplitude and stability of circadian rhythm and occupational stress on burnout syndrome and job dissatisfaction among irregular shift working nursesJ Clin Nurs, 28 (2019), pp. 1868-1878, 10.1111/jocn.14778Google Scholar
7. Bauducco et al., 2020S. Bauducco, C. Richardson, M. GradisarChronotype, circadian rhythms and moodCurr Opin Psychol, 34 (2020), pp. 77-83, 10.1016/j.copsyc.2019.09.002View PDFView articleGoogle Scholar.