La chronobiologie est la science qui étudie les rythmes des êtres vivants. Privé de repère temporel, le cycle veille-sommeil des humains n'est pas de 24 heures (comme l'alternance jour-nuit) mais plutôt de 24 heures et 20 minutes. Voilà ce qu'ont montré les diverses expériences « hors-du-temps » menées depuis les années 60 et lors desquelles des sujets sont isolés du monde extérieur pendant plusieurs semaines ou plusieurs mois. Des études récentes montrent que l'origine de cette horloge interne se trouve dans l'hypothalamus, au cœur du cerveau, mais que certains organes et certaines cellules posséderaient leur propre horloge.

Premières expériences sur les végétaux

On retient généralement 1729 comme l'année de naissance de la chronobiologie. Cette année-là, Jean-Jacques Dortous de Mairan réalise une expérience sur le mimosa pudique, une plante dont les feuilles se ferment pendant la nuit. Le savant montre que même placé dans l'obscurité totale et sans changement de température ou d'humidité, le mimosa continue à fermer ses feuilles durant la nuit, prouvant que le phénomène avait une origine en partie endogène, c'est-à-dire interne à l'organisme, et que le mimosa possédait une sorte d'« horloge interne ».

Le rythme observé par Dortous de Mairan est ce que l'on appelle aujourd'hui le « rythme circadien » (de circa, « autour » et dies, « jour » - donc « d'environ un jour »). De nouvelles expériences sont réalisées sur des végétaux dans les décennies qui suivent mais il faut attendre le début du XXe siècle pour que des études soient menées sur des animaux et les années 60 pour que d'autres soient menées sur l'humain.

Michel Siffre, le pionnier

En 1962, le jeune spéléologue Michel Siffre réalise la première expérience « hors-du-temps » en passant 60 jours à 130 mètres de profondeur sur un glacier souterrain des Alpes. Coupé du monde extérieur, le but de son expérience est d'étudier les réactions du corps humain en l'absence de cycle jour-nuit. Sans lumière naturelle et sans contrainte sociale, le spéléologue mange seulement lorsqu'il a faim et ne se couche que lorsqu'il est fatigué. Les conditions de l'expérience sont extrêmement éprouvantes : la température est d'environ 0 °C, l'humidité proche de 98 % et le matériel très rudimentaire. Néanmoins, les données recueillies seront capitales pour la chronobiologie : ils montrent que, sans repère temporel, le rythme de vie de Siffre n'est pas de 24 heures comme on aurait pu s'y attendre mais de 24 heures et 30 minutes.

Isolé, Michel Siffre éprouve de grandes difficultés à appréhender le temps qui passe : quand, le 14 septembre, l'équipe en surface le contacte pour lui dire que les deux mois prévus s'étaient écoulés, il croit être le 20 août car chaque jour son cycle se décalait d'une demi-heure de plus. De retour à la surface, il affirmera aux journalistes que le temps qu'il percevait s'écoulait deux fois moins vite que le temps réel et on lui annonça que lorsqu'il essayait de compter 120 secondes dans la grotte, jusqu'à 5 minutes s'écoulaient en réalité. Un des autres résultats de cette expérience est que l'absence de repère temporel peut affecter la mémoire. Dans la grotte, Siffre devient incapable de se rappeler quel était son dernier repas et il passe en boucle le même disque de musique en pensant à chaque fois le mettre pour la première fois.

S'il ressort extrêmement épuisé de cette première expérience, Michel Siffre en réalisera d'autres du même type. En 1972, en collaboration avec la Nasa, il passe 205 jours dans la Midnight Cave au Texas puis, à 60 ans, il passe 73 jours (et le réveillon de l'an 2000) dans la grotte de la Clamouse (Hérault, France) pour étudier l'impact du vieillissement sur l'horloge biologique.

Étudier les rythmes circadiens pour expliquer les troubles du sommeil

La chronobiologie est toujours d'actualité, la preuve en est que le prix Nobel 2017 de médecine a été décerné à trois chercheurs américains pour leurs travaux sur le contrôle des rythmes circadiens et sur les gênes impliqués. On sait maintenant que ce rythme est contrôlé à la fois par des mécanismes cérébraux situés dans l'hypothalamus et par les stimuli de l'environnement. Cette rythmicité joue un rôle très important dans l'organisme : en plus du cycle veille-sommeil, il impacte notamment la température corporelle, la circulation sanguine et l'attention.

On estime aujourd'hui que le rythme circadien moyen de l'être humain est d'environ 24 heures et 20 minutes avec une durée un peu plus élevée chez les hommes que chez les femmes. Cette valeur varie selon les individus et on peut trouver des cas extrêmes de personnes qui ont des rythmes circadiens de 20 ou 28 heures. Or, cette différence entre le rythme circadien et le « rythme social » de 24 heures imposé par la société (avec le bus de 8 h 30, la pause de midi, la réunion de 15 h, le journal de 20 h, etc.) peut introduire une désynchronisation qui pourrait perturber la santé. Certains chercheurs pensent que cela expliquerait par exemple les nombreuses dépressions en automne et en hiver quand la durée du jour diminue ou les troubles du sommeil (le rythme circadien pouvant être perturbé par la fameuse « lumière bleue » des écrans).

Dans un prochain billet, nous rencontrerons M. Pascal Barrier, une des rares personnes a avoir vécu une expérience hors-du-temps : en 1992, il resta 113 jours isolé et sans repère temporel dans la grotte de la Cocalière (France).

— A. R.