Un rythme infradien est un rythme biologique se présentant avec une fréquence inférieure au rythme circadien. En général, les phases ainsi rythmées se représentent avec une durée de quelques jours à plusieurs mois. Les rythmes infradiens sont supérieurs à 28 h, ils sont génétiquement ancrés. Ils concernent les cycles menstruels, les cycles d'hibernation (pour les animaux), les cycles de migration, les rythmes de croissance des champignons. Certains d'entre eux peuvent s'étaler sur une année.
Rythmes hebdomadaires Les rythmes hebdomadaires consistent à des rythmes de 7 jours. Le cycle de 7 jours étant une création de l’homme, la plupart des rythmes hebdomadaires ne sont pas “biologiques”. Par exemple, le nombre d’accidents survenant les vendredis et samedis soir sont plus élevés alors que la plupart des gens profitent de leur fin de semaine. On observe également un plus haut taux de suicide les lundis.
Rythmes mensuels Les rythmes mensuels sont des rythmes biologiques avec des périodes d’environ 30 jours. La majorité de ces rythmes sont des rythmes séléniens suivant le mois lunaire, soit la période de révolution de la Lune autour de la Terre, d’environ 29,5 jours. Il existe également des rythmes semi-lunaires qui durent la moitié d’un cycle lunaire avec des périodes d’environ 14,5 jours . Les rythmes mensuels peuvent être induits seulement par des stimuli extérieurs comme les marées ou la lumière de la Lune ou elles peuvent suivre une horloge biologique et être synchronisées par des zeitgebers.
Animaux marins Les rythmes mensuels sont souvent utilisés par les animaux marins pour la reproduction. Les phases de Lune agissent généralement à titre de synchronisateur pour la reproduction de nombreuses espèces animales ou comme signal annonçant les marées et la disponibilité de la nourriture.
Le ver palolo (Palola viridis) est une espèce de vers polychète retrouvé dans l’océan Pacifique se reproduisant entre les mois d’octobre et de novembre. Lors de la reproduction, la partie antérieure de ce ver se détache pour couler vers les récifs de corail alors que la partie postérieure appelée épitoke, contient les gonades et flotte vers la surface. Ce processus reproductif se produit lors du troisième quartier de lune qui peut survenir à deux reprises durant les 2 mois de la reproduction.
Diadema setosum est une espèce d’oursin dont le développement des gonades est rythmique et concorde avec le cycle lunaire. Les gonades des D. setosum de la mer Rouge augmentent en volume après les pleines lunes en se remplissant de cellules reproductrices pour ensuite reprendre leur taille lors de la prochaine pleine lune par la libération des spermatozoïdes et des ovules.
Animaux terrestres Le clair de Lune permet souvent une meilleure visibilité en pleine nuit ce qui affecte tant les prédateurs que les proies terrestres. Alors que certaines espèces augmentent leur activité lors des nuits de pleines lunes comme les hiboux grands-ducs (Bubo bubo), d’autres diminuent leurs activités nocturnes comme certaines espèces de serpents.
Humains Il existe beaucoup de mythes quant à l’effet de la Lune sur l’être humain. Plusieurs études portées sur le sujet n’ont montré aucun lien entre la Lune et des processus biologiques ou comportementaux de l’homme.
Cycle ovarien chez la femme Le cycle ovarien chez la femme désigne l’ensemble des phénomènes qui permettent la maturation des ovules, dans les ovaires, lors d’une durée moyenne de 28 jours. Ce sont diverses hormones qui dirigent ces phénomènes et l’action des hormones peut se diviser en 2 phases.
La phase folliculaire est la première moitié du cycle ovarien (correspondant aux jours 1 à 14). Le follicule ovarien contient un ovocyte et cette phase est nécessaire pour la libération de ce dernier. Au début, le follicule ovarien secrète des œstrogènes sous l’influence de l'hormone folliculo-stimulante (FSH), l'hormone lutéinisante (LH) et des oestrogènes. La concentration faible, mais croissante, des œstrogènes inhibe la sécrétion de FSH qui diminue pendant la dernière partie de la phase folliculaire et supprime incomplètement la sécrétion tonique de LH qui augmente progressivement durant la phase folliculaire. Quand la production d’œstrogènes atteint un seuil maximal, il y a une libération rapide et imortante de LH. Le pic de LH permet l’étape de l’ovulation, soit un développement de l’ovocyte et un affaiblissement du follicule pour mener ainsi à une déchirure du follicule pour libérer l’ovocyte. Ceci entraîne un déclin du follicule et par conséquent, un effondrement de la production d’oestrogènes. Cette phase dure approximativement 14 jours due à la durée nécessaire pour que l’œstrogène atteigne son seuil maximal.
La phase lutéale est la deuxième moitié du cycle ovarien (correspondant aux jours 14 à 28). Elle suit directement le déclin du follicule puisque cette phase démarre lorsque les cellules restantes du follicule se transforment en corps jaune. Le corps jaune sécrète la progestérone et des œstrogènes. La progestérone inhibe fortement la production de FSH et de LH qui diminue progressivement pendant la phase lutéale. En absence de fécondation et d’implantation de l’œuf dans l’utérus, il y a une dégénération du corps jaune en environ deux semaines. Cette dégénération entraîne une grande baisse de la progestérone et des œstrogènes et la baisse de ces deux hormones lève alors l’inhibition de la sécrétion de LH et FSH. La remontée de la LH et FSH stimule le développement de nouveaux follicules et ainsi une nouvelle phase folliculaire, provoquant le redémarrage du cycle ovarien.
Plantes terrestres Les fleurs de Cereus repandus, un cactus d’Amérique du Sud, sont caractérisés par des vagues de floraison suivant un rythme lunaire. Cette plante désertique fleurit en été entre les mois de mai et novembre durant les quelques nuits de pleines lunes. Durant les 3 à 4 jours d’une pleine lune, la floraison du cactus suit un rythme circadien en se produisant majoritairement durant la nuit avec un apogée vers minuit. La floraison semble être produite par la lumière des pleines lunes.
Rythmes annuels Rythmes circannuels Les rythmes circannuels, ou rythmes annuels de type 2, sont des rythmes infradiens se déroulant sur une période annuelle. Ceux-ci font référence aux rythmes qui maintenus sous des conditions constantes de façon endogène, sans référence saisonnière (e.g. température ou photopériode) sur une période de plusieurs années, mais qui peuvent aussi être synchronisés avec les cycles annuels de l’environnement. L’hibernation et la période de reproduction font partie des rythmes circannuels. Les études effectuées sur une période de plus de trois ans, sur le rythme d’hibernation du spermophile à manteau doré (Spermophilus lateralis), ont permis de conclure que l’hibernation est en effet un rythme circannuel. Ce mammifère exprime une phase d’hibernation qui se maintient en absence de variations environnementales qui pourrait suggérer un changement de saison. Le spermophile, comme plusieurs autres animaux, à un cycle endogène qui dicte à l’animal quand entrer en période d’hibernation.
Rythmes saisonniers Les rythmes saisonniers, ou rythmes annuels de type 1, sont des rythmes comportementaux ou hormonaux, qui varient au cours d’une année, et qui sont entraînés par les changements de températures et de photopériode observés cycliquement au cours de l’année. Comme les conditions environnementales changent au fil du temps et de façon prévisible au cours d’une année, les organismes ont développé plusieurs adaptations leur permettant d’adapter leur morphologie en fonctions des conditions du milieu. Par exemple, la diminution de la période d’ensoleillement peut enclencher le développement d’une fourrure plus épaisse chez certains mammifères afin de se protéger du froid hivernal. Le lien entre l’environnement et la réponse, souvent hormonale, se fait par l’entremise de la mélatonine.
Certaines réactions comportementales par rapport au changement de saisons (i.e. au changement de photopériode) peuvent être observées. Chez certains animaux photopériodiques, incluant les humains, les journées courtes concordant avec la période hivernale peuvent causer un plus haut taux de dépression dans la population, surtout chez des individus souffrant préalablement de symptôme dépressif. Les symptômes de dépression, comprenant le manque d’intérêt, la léthargie, la perte d’intérêt face aux interactions sociales, le sentiment de peur, et l’appétit réduit, sont tous des adaptations qui pourraient servir à conserver de l’énergie durant l’hiver. On observe aussi, chez, par exemple, les cerfs et les hamsters, une augmentation de comportements agressifs entre les mâles lorsque les journées diminuent. La compétition intraspécifique résultante concorde avec la période d’accouplement de ces espèces, et un mâle dominant aura plus de chance d’avoir des descendants.
Rythmes saisonniers chez les oiseaux Les cycles saisonniers de la nature amènent des changements dans l’environnement parfois drastique. Certains moments de l’année sont donc plus favorables à l’alimentation, la reproduction ou l’élevage des petits pour les animaux. Ceux-ci doivent donc pouvoir s’adapter et se préparer à ces changements. La plupart des oiseaux ont un rythme saisonnier selon lequel la reproduction, la migration, la mue et l’alimentation se produisent à des périodes précises de l’année. Les oiseaux ont une horloge interne annuelle qui leur permet de contrôler et de se préparer physiologiquement à ces activitésCockrem, J. F. (1995). Timing of seasonal breeding in birds, with particular reference to New Zealand birds. Reproduction, Fertility and Development, 7(1), 1‑19.
https://doi.org/10.1071/rd9950001.
Fonctionnement de base de l’horloge des oiseaux L’horloge interne des oiseaux fonctionne de manière cyclique, même dans des conditions (photopériode et température) constantes de laboratoireGwinner. E. (1968). Circannuale Periodik als Grundlage des jahreszeitlichen Funktionswandels bei Zugvögeln. Untersuchungen am Fitis (Phylloscopus trochilus) und am Waldlaubsänger (Phylloscopus sibilatrix). J. Ornithol., 109, 70-95