L’horloge circadienne qui gouverne les rythmes veille-sommeil repose sur une petite série de gènes communément appelés gènes d’horloge et fortement conservés au cours de l’évolution. Chez les insectes comme chez les mammifères, une boucle de rétroaction transcriptionnelle génère des oscillations moléculaires d’une période de 24h. Deux activateurs de transcription majeurs dirigent l’expression de gènes codant pour des répresseurs dont l’accumulation conduit quelques heures plus tard à l’inhibition de la transcription. Cette transcription cyclique est au cœur de l’oscillateur circadien et régule également un nombre important de gènes cibles (environ 5 %du génome), dont la nature varie d’un organe à l’autre en fonction de la physiologie des tissus considérés. La période de l’oscillation moléculaire dépend de la vitesse d’accumulation des répresseurs, de leur transfert dans le noyau de la cellule, de leur capacité à inhiber la transcription et de leur durée de vie. Ces différents paramètres reposent en grande partie sur des régulations post-traductionnelles mises en œuvre par une batterie de gènes codant en particulier pour des kinases, phosphatases et ubiquitine ligases. Plusieurs syndromes affectant le rythme veille-sommeil ont été caractérisés dans la population humaine. En particulier, des décalages du rythme par rapport aux cycles jour-nuit ont été identifiés et associés à des mutations dans des gènes d’horloge. Ces mutations perturbent non seulement l’horloge cérébrale qui gouverne les rythmes veille-sommeil mais également l’organisation temporelle de nombreux processus physiologiques (métabolisme, détoxification etc.) au travers des horloges qui sont présentes dans les différents types cellulaires de l’organisme.

The circadian clock that governs sleep-wake rhythms stems from a small set of genes, called clock genes, that are highly conserved during evolution. In insects as in mammals, a transcriptional feedback loop generates 24 h molecular oscillations. Two major transcriptional activators direct the expression of genes encoding repressors the accumulation of which leads a few hours later to transcriptional inhibition. This cyclic transcription is the core of the circadian oscillator and controls a large number of target genes (about 5% of the genome), the nature of which varies from one organ to another depending on the physiology of the tissues. The period of the molecular oscillations relies on the accumulation rate of the repressors, their transfer into the cell nucleus, their ability to inhibit transcription, and their lifetime. These various parameters are largely based on post-translational regulations that depend on genes encoding kinases, phosphatases and ubiquitin ligases for a large fraction of them. Several syndromes that affect the sleep-wake rhythm were characterized in the human population. In particular, shifts of the sleep-wake rhythms compared to day-night cycles have been identified and associated with mutations in clock genes. These mutations disrupt not only the brain clock that governs sleep-wake rhythms but also the temporal organization of many physiological processes (metabolism, detoxification etc.) through the clocks that are present in the different cell types of the body.