Divers organismes, dont les mammifères, ont développé un mécanisme de chronométrage autonome sur 24 heures, connu sous le nom d’horloge circadienne (horloge biologique), qui leur permet d’anticiper, de réagir et de s’adapter aux influences environnementales, telles que les cycles quotidiens de lumière et d’obscurité. Le bon fonctionnement de l’horloge joue un rôle essentiel dans la régulation temporelle d’un large éventail de processus cellulaires, physiologiques et comportementaux. La perturbation des rythmes circadiens a été associée à l’apparition et à la progression de plusieurs pathologies, notamment les troubles du sommeil et les troubles mentaux, le cancer et la neurodégénérescence. Le rôle de l’horloge circadienne dans la santé et la maladie, ainsi que ses applications cliniques, ont donc fait l’objet d’une attention croissante, mais les mécanismes exacts qui sous-tendent la régulation temporelle nécessitent des travaux supplémentaires et l’intégration de données provenant de différents domaines de recherche. Dans cette revue, nous abordons les connaissances actuelles concernant le fonctionnement des circuits moléculaires en tant que générateurs de rythmes circadiens et le rôle essentiel de la synchronisation circadienne dans un organisme sain. En particulier, nous discutons du rôle de la régulation circadienne dans le contexte du comportement et du fonctionnement cognitif, en décrivant comment la perte de cette interaction étroite est liée au développement pathologique, en mettant l’accent sur les troubles mentaux et la neurodégénérescence. Nous décrivons également de nouveaux aspects du lien entre l’horloge circadienne et le fonctionnement cognitif induit par l’exercice physique, ainsi que son utilisation actuelle en tant qu’activateur circadien ayant un impact positif sur le retardement de la progression de certaines pathologies, y compris la neurodégénérescence et les troubles liés au cerveau. Enfin, nous discutons des preuves épidémiologiques récentes indiquant un rôle important de l’horloge circadienne dans la santé mentale.