Théorie, fonction et physiologie du sommeil

Rédacteur originalWanda van Niekerk

Principaux contributeursWanda van Niekerk, Lucinda Hampton, Kim Jackson, Admin et Tarina van der Stockt

Introduction(edit | edit source)

Le sommeil est un élément important de notre routine quotidienne. On estime que nous passons environ un tiers de notre temps à dormir.

  • Un sommeil de qualité est tout aussi important pour la santé qu’une bonne alimentation et une activité physique.
  • Le sommeil est important pour de nombreuses fonctions cérébrales. Nous avons besoin de sommeil pour apprendre efficacement et il a été démontré qu’un manque de sommeil affecte négativement nos niveaux de concentration.
  • Il est également prouvé que le sommeil affecte presque tous les types de tissus et de systèmes de l’organisme et qu’un manque chronique de sommeil peut augmenter le risque de maladies non transmissibles telles que l’hypertension, le diabète, les maladies cardiovasculaires et l’obésité.

Le sommeil est vital pour la santé !

(1)

Qu’est-ce que le sommeil ? ( éditer | éditer la source )

Le sommeil peut se définir comme “aun état actif d’inconscience produit par le corps où le cerveau est dans un état de repos relatif et réagit principalement aux stimuli internes. »(2) Le sommeil est caractérisé par :

  • un faible niveau d’activité physique
  • une diminution de la sensibilité sensorielle

Le sommeil est également régulé par le rythme circadien et des mécanismes homéostatiques. Par ailleurs, certains schémas d’activité cérébrale, ainsi que les différentes phases du sommeil, peuvent être visualisés à l’aide de l’électroencéphalographie.

Plusieurs zones du cerveau travaillent ensemble pour contrôler les cycles de sommeil et d’éveil. Certaines de ces zones incluent :

Pendant le sommeil, plusieurs glandes endocrines sécrètent et régulent des hormones telles que :

  • La mélatonine – impliquées dans la régulation des rythmes biologiques et du système immunitaire (4)
  • L’hormone folliculo-stimulante (FSH) – sécrétée par l’hypophyse et jouant un rôle clé dans la régulation du système reproducteur (5)
  • L’hormone lutéinisante (LH) – sécrétée par l’hypophyse et jouant un rôle clé dans la régulation du système reproducteur (5)
  • L’hormone de croissance – sécrétée par l’hypophyse, elle joue un rôle dans la croissance physique et la maturation (6)

(7)

L’histoire de la science du sommeil ( éditer | edit source )

La science du sommeil a fait beaucoup de chemin et évolué de manière significative au fil des ans. Au départ, le sommeil était considéré comme une expérience de mort imminente.

  • Aristote a étudié le concept du sommeil et a écrit à ce sujet dans le traité « Du sommeil et de la veille ». Aristote était d’avis que de tomber endormi impliquait la digestion de particules de nourriture. Que ces particules alimentaires créaient alors des vapeurs qui s’échappaient de l’estomac et s’accumulaient dans le cerveau, et que ces mêmes vapeurs entraînaient l’apparition du sommeil.
  • D’autres écoles de pensée aux XVIIIe et XIXe siècles considéraient que le sommeil était le résultat d’un manque d’irrigation sanguine au niveau du cerveau ou, au contraire, qu’il était dû à un excès de sang dans le cerveau.(8)

Le sommeil était également considéré, au départ, comme un état passif. La création de l’électroencéphalogramme (EEG) par Hans Berger à la fin des années 1920 a prouvé le contraire.(9)

  • L’EEG permet de mesurer objectivement l’activité cérébrale pendant le sommeil et a montré qu’il existe différents modèles d’activité cérébrale pendant les périodes de sommeil et d’éveil.(10)
  • La notion de sommeil en tant qu’état passif a donc été écartée.
  • L’EEG montre aussi clairement que l’esprit reste actif pendant le sommeil et que certaines phases du sommeil présentent des niveaux d’activité accrus.

Les concepts relatifs au sommeil ( éditer | éditer la source )

Somnolence – “enclin à dormir, difficulté à rester éveillé, endormi, somnolent” ou “somnolent, tendance à avoir sommeil, baisse de la vigilance” (11)

  • Les sensations subjectives de sommeil peuvent inclure :
    • difficulté à garder les yeux ouverts
    • tendance à vouloir rester au repos
    • se sentir plus lent

La fatigue – « sensation accablante d’épuisement, manque d’énergie et sentiment d’exténuation, associés à une altération du fonctionnement physique et/ou cognitif ».

  • La fatigue est associée à un effort physique et mental et à l’incapacité de poursuivre une tâche.(11)

La fatigue physique est un phénomène physiologique caractérisé par le « temps passé à la tâche » (c’est-à-dire le temps passé à effectuer une tâche spécifique à la maison ou au travail).

  • La fatigue physique est également associée à une diminution de la performance dans une tâche spécifique et cette fatigue est souvent soulagée par un changement de tâche.(8)

La fatigue mentale est étroitement liée à un repos suffisant – ce qui inclut le sommeil, mais pas seulement, il peut s’agir d’un simple repos ou d’une pause dans une tâche spécifique.(8)

  • La théorie de la charge cognitive fait référence à la quantité d’information que la mémoire de travail peut contenir en même temps. La mémoire de travail a une capacité limitée. La théorie de la charge cognitive est donc l’idée de ne pas travaillez au-delà de votre capacité de charge cognitive mais de travailler dans une capacité qui est suffisamment stimulante pour ne pas vous ennuyer.(12)

Être fatigué – se réfère à avoir un manque d’énergie et d’initiative et peut être améliorée par le repos et un apport nutritionnel adéquat, entre autres choses.(8)

La régulation du sommeil ( éditer | edit source )

Le sommeil est régulé par deux systèmes, le rythme circadien et l’homéostasie du sommeil et de l’éveil.

  1. Le rythme circadien synchronise les rythmes biologiques incluant le sommeil, sur un cycle de 24 heures.
  2. L’homéostasie du sommeil et de l’éveil décrit l’impulsion neurophysiologique interne de l’organisme vers le sommeil ou l’éveil.(13)

L’homéostasie fait référence aux principes d’équilibre alors que le corps est poussé vers un équilibre entre le sommeil et l’éveil. C’est-à-dire qu’une impulsion neurophysiologique vers le sommeil est évidente après de longues périodes d’éveil ainsi qu’une impulsion neurophysiologique vers l’éveil après de longues périodes de sommeil.

La fonction du sommeil ( éditer | éditer la source )

Plusieurs théories ont été proposées pour expliquer la fonction du sommeil et sa nécessité. Ces théories du sommeil incluent la théorie restauratrice, la théorie de la fonction cognitive, la théorie de conservation d’énergie et la théorie d’adaptation.

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Théorie restauratrice ( éditer | edit source )

Cette théorie soutient l’idée que le sommeil est nécessaire pour revitaliser et restaurer les processus physiologiques qui contribuent au rajeunissement du corps et de l’esprit. Cette théorie postule que le sommeil non paradoxal (NREM) est important pour le rétablissement des fonctions physiologiques et que le sommeil paradoxal (REM) est important pour le rétablissement des fonctions mentales.(15)

La découverte de nombreuses fonctions biologiques se produisant principalement pendant le sommeil soutien la théorie restauratrice du sommeil. Voici quelques-unes de ces fonctions :

  • Réparation musculaire
  • Réparation cellulaire
  • Croissance des tissus
  • Synthèse des protéines
  • Libération d’un grand nombre d’hormones importantes pour la croissance

Le sommeil permet donc à l’organisme de réparer et de reconstituer plusieurs composants cellulaires nécessaires aux fonctions physiologiques qui s’épuisent au cours de la journée. Cela confirme l’idée de permettre à nos patients de se reposer suffisamment après les interventions chirurgicales afin de favoriser des processus de récupération efficaces.

Théorie de la fonction cognitive ( éditer | edit source )

Le sommeil est important pour la fonction cognitive et la formation de la mémoire. Les études sur la privation de sommeil montrent avec celle-ci une perturbation de la cognition et indiquent également des déficits de mémoire. (16) Ces perturbations entraînent (16) :

  • Altération de la capacité de maintien de l’attention
  • Altération dans la prise de décision
  • Difficulté à se rappeler de souvenirs gérés par la mémoire à long terme

Ces types de perturbations sont également en corrélation positive avec le degré de privation de sommeil, les déficiences devenant plus graves à mesure que le temps de privation de sommeil s’allonge.(16)

Il a également été démontré que suite à l’apprentissage d’une nouvelle tâche le sommeil à ondes lentes (NREM N3) a la capacité d’améliorer les performances résultantes pour cette tâche. Stickgold (2005) a également montré que le sommeil à ondes lentes est vital pour une formation efficace de la mémoire. (17) Il n’est donc pas conseillé de rester éveillé toute la nuit pour étudier en vue d’un examen, car cela risque de ne pas être efficace, voire d’être contre-productif.

(18)

Théorie de la conservation d’énergie ( éditer | edit source )

Le sommeil est considéré comme un moyen de conservation d’énergie. La théorie de la conservation d’énergie suggère que la fonction principale du sommeil est de réduire la demande d’énergie pendant une partie du jour et de la nuit. Le fait que le métabolisme de l’organisme diminue jusqu’à 10 % pendant le sommeil étaye cette théorie. La température corporelle et la demande en calories diminuent pendant le sommeil et augmentent lorsque nous sommes éveillés, ce qui confirme l’hypothèse selon laquelle le sommeil joue un rôle important dans la conservation des ressources énergétiques.(19)

Théorie d’adaptation ( éditer | edit source )

La théorie d’adaptation est également appelée théorie évolutionniste du sommeil ou théorie de l’inactivité. Il s’agit de l’une des premières théories expliquant la fonction du sommeil. Cette théorie suggère que le sommeil est un comportement qui améliore notre survie générale. Il a été suggéré que les êtres humains ont évolué plus rapidement que les autres espèces en raison de l’importance qu’ils accordent au repos.

  • Cette théorie suggère que toutes les espèces se sont adaptées au sommeil pendant les périodes où l’éveil les expose davantage au danger, par exemple que le sommeil est un comportement adaptatif qui nous éloigne de la nuit et de l’obscurité où les espèces prédatrices jouissent d’un avantage en matière de vision et de furtivité.(15)
  • Tout comme la faim et la soif, la somnolence peut représenter un besoin physiologique sous-jacent qui n’est satisfait que par le sommeil et qui fait partie intégrante de la survie des individus.(8)

La physiologie du sommeil ( éditer | edit source )

Évaluation du sommeil ( edit | edit source )

Méthodes d’assistance médicale ( edit | edit source )

Différentes études peuvent être utilisées dans les laboratoires du sommeil pour évaluer celui-ci. Les avantages de ces méthodes sont les suivants :

  • L’utilisation de technologies avancées (qui ne peut être utilisée à la maison)
  • Méthodes précises et distinctes – permettent de distinguer les différentes phases du sommeil
  • L’étalon-or de l’évaluation du sommeil

Les inconvénients sont les suivants :

  • Méthodes coûteuses
  • Méthodes qui prennent du temps
  • Besoin d’une assistance professionnelle
  • Ne peut être réalisée que sur une courte période (un ou deux jours)
  • Un autre inconvénient fonctionnel important est que l’évaluation dans un laboratoire du sommeil n’est pas effectuée dans le contexte habituel du sommeil du patient à son domicile, et qu’elle ne mesure donc pas réellement une situation de sommeil normale pour lui

Polysomnogramme (PSG) : Procédure médicale composée de plusieurs tests simultanés mais indépendants qui surveillent différentes fonctions du corps pendant le sommeil et qui sont enregistrés en vue de leur étude ultérieure sur différents canaux (20)

Les tests et les informations recueillis lors d’une PSG peuvent inclure les éléments suivants (20) :

  • Électroencéphalogramme (EEG) – mesure et enregistre l’activité des ondes cérébrales – utilisé pour identifier les stades du sommeil et détecter les crises d’épilepsie
  • Électro-oculogramme (EOG) – enregistre les mouvements des yeux. Utilisé pour identifier les différents stades du sommeil, en particulier le stade de sommeil paradoxal (REM)
  • Electromyogramme (EMG) – enregistre l’activité musculaire telle que les grincements de dents, les contractions du visage et les mouvements des membres. L’EMG du menton est utilisé pour différencier le sommeil paradoxal de l’état d’éveil et l’EMG des membres identifie les mouvements périodiques des membres pendant le sommeil
  • Électrocardiogramme (EKG) – enregistre la fréquence et le rythme cardiaques
  • Oxymétrie de pouls – enregistre la saturation en oxygène (SaO2)
  • Moniteur respiratoire – Note l’effort respiratoire
  • Capnographie – mesure et affiche les concentrations de CO2 inspirées et expirées au niveau de l’ouverture des voies respiratoires.
  • Moniteurs transcutanés – mesurent la diffusion de l’O2 et du CO2 à travers la peau
  • Microphone – enregistre le volume et le type de ronflement
  • Caméra vidéo – permet d’observer les mouvements et la position du corps
  • Thermomètre – mesure la température centrale du corps et ses changements
  • Test de tolérance à l’intensité lumineuse – étudie l’influence de l’intensité lumineuse sur le sommeil
  • Tests oesophagiens
  • Capteur de débit d’air nasal et oral – enregistre le débit d’air et la fréquence respiratoire
  • Tensiomètre – mesure la tension artérielle et ses variations

La liste ci-dessus est une liste exhaustive des tests qui peuvent être utilisés ; en général, seuls certains tests spécifiques sont sélectionnés pour chaque cas particulier. L’EEG, l’EOG et l’EMG sont toutefois les principales mesures de résultats.

Les autres tests d’assistance médicale incluent (20) :

  • Test de latence de sommeil (MLST)
  • Test de maintien de l’éveil
  • Test de Titration de pression positive continue (PPC)
  • Test de sommeil à domicile

Méthodes d’auto-évaluation ( éditer | éditer la source )

  • Questionnaires sur le sommeil (20)
  • Carnets de note sur le sommeil
  • Dispositifs tels que les applications de détection du sommeil

Stades de sommeil ( éditer | éditer la source )

Graph showing the passage through the four principle phases of sleep over the course of a night. Portions marked in red indicate REM sleep

Le sommeil peut être divisé en deux états ou types de sommeil et il y existe une rotation séquentielle entre ces deux états de sommeil plusieurs fois (5 à 6 fois) au cours d’une nuit. Ces rotations durent généralement entre 90 et 100 minutes par cycle. Les deux grandes phases du sommeil sont les suivantes :

  • Sommeil à mouvements oculaires rapides (REM) ou paradoxal
  • Sommeil à mouvements oculaires non rapides (NREM) ou non paradoxal

Les phases de sommeil REM, de plus en plus longues et profondes, se produisent généralement dans la dernière partie du cycle de sommeil.

  • Il n’y a pas de division du sommeil REM en différents stades
  • Le sommeil NREM se compose de trois ou quatre subdivisions principales, selon les critères utilisés.
    • En 1968, Rechtschaffen et Kales ont publié des critères standardisés pour la classification du sommeil.(21)
    • L’American Academy of Sleep Medicine a révisé ces critères et publié la version révisée en 2007.(22)
    • Principale modification : le regroupement des stades 3 et 4 en un seul stade – défini désormais comme sommeil lent ou sommeil profond (pour les besoins de cette page, nous ferons référence à la classification de l’American Academy of Sleep Medicine).

La polysomnographie est utilisée pour identifier et catégoriser les différents états de sommeil.(23)

  • Le sommeil à mouvements oculaires non rapides (NREM) se subdivise donc en trois stades (N1, N2 et N3) de profondeur de sommeil croissante. (2) (24)

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Stade 1 du sommeil NREM (N1) ( éditer | éditer source )

  • Phase de transition entre l’éveil et le sommeil (période pendant laquelle nous nous endormons)
  • Stade de sommeil superficiel
  • Réduction de la fréquence respiratoire
  • Réduction du rythme cardiaque
  • Activité cérébrale sur l’électroencéphalogramme (EEG) (23)
    • Associé aux ondes alpha et thêta
    • Plus tôt dans N1 – ondes alpha, schémas d’activité électrique (ondes) de basse fréquence (8-13 Hz) et de grande amplitude qui se synchronisent.
    • Ce modèle d’activité des ondes cérébrales ressemble à celui d’une personne très détendue, mais éveillée.
    • Plus loin dans le stade N1 – augmentation de l’activité des ondes thêta
    • Ondes thêta – ondes cérébrales de fréquence plus basse (4-7 Hz) et d’amplitude plus élevée
  • Il est facile de réveiller quelqu’un en stade 1 du sommeil
  • Dure environ 5 à 10 minutes

Stade 2 du sommeil NREM (N2) ( éditer | éditer source )

  • Le corps entre dans un état de relaxation profonde
  • Apparition du sommeil
  • Baisse de la température corporelle
  • Ralentissement du rythme cardiaque
  • Production de fuseaux sur l’électroencéphalogramme (EEG)
  • Diminution de la conscients de l’environnement
  • dure environ 20 minutes
  • Activité cérébrale sur l’électroencéphalogramme (EEG) (23)
    • Les ondes thêta restent dominantes, mais elles sont interrompues par des fuseaux (salves rapides d’ondes cérébrales de fréquence plus élevée – elles pourraient être importantes pour l’apprentissage et la mémoire).
    • Les complexes K sont également présents à ce stade (modèle d’activité cérébrale de très grande amplitude qui peut se produire en réponse à des stimuli environnementaux et pourrait servir de pont vers des niveaux d’excitation plus élevés en réponse à ce qui se passe dans notre environnement).
    • Les fuseaux et les complexes K du sommeil permettent de distinguer les stades de sommeil NREM N1 et N2.

Stade 3 du sommeil NREM (N3) ( éditer | éditer la source )

Combinaison révisée des stades 3 et 4 précédents selon Rechtschaffen et Kales (22) Plus connue sous le nom de sommeil lent ou à ondes lentes (SWS)

  • Relaxation des muscles qui se détendent
  • Baisse de la tension artérielle
  • Diminue de la fréquence respiratoire
  • Apparition du sommeil le plus profond
  • Diminution de la réactivité
  • Les bruits et l’activité dans l’environnement proche peuvent ne pas susciter de réaction
  • Période de transition entre le sommeil léger et le sommeil très profond
  • Dure environ 20 à 40 minutes (26)
  • Ondes cérébrales (23) – ondes delta de basse fréquence (jusqu’à 4 Hz) et de grande amplitude

Sommeil REM – paradoxal ( éditer | éditer source )

  • Mouvements rapides des yeux sous les paupières fermées
  • Augmentation de l’activité du cerveau
  • EEG de faible amplitude et de fréquence mixte (similaire à un schéma d’éveil)
  • Activité EEG désynchronisée
  • Le corps se détend et s’immobilise
  • Atonie ou paralysie musculaire
  • Apparition des rêves
  • Également appelé sommeil paradoxal, car alors que le cerveau et d’autres systèmes corporels sont plus actifs, les muscles sont plus détendus (27)

L’anatomie du sommeil ( éditer | éditer la source )

The brain 1.png

Les structures cérébrales impliquées dans le sommeil incluent (28) (24) :

  • L’hypothalamus
    • Petite structure située à l’intérieur du cerveau
    • Contient des groupes de cellules nerveuses qui agissent comme des centres de contrôle du sommeil et de l’éveil.
  • Le noyau suprachiasmatique
    • Se trouve dans l’hypothalamus
    • Groupes de milliers de cellules qui reçoivent des informations sur l’exposition à la lumière des yeux.
  • Le tronc cérébral
    • A la base du cerveau
    • Communique avec l’hypothalamus pour contrôler la transition entre l’éveil et le sommeil
    • Comprend le pont, la moelle allongée et le mésencéphale
    • Contient des cellules favorisant le sommeil (également dans l’hypothalamus) – ces cellules produisent du GABA (une substance chimique du cerveau) qui agit en réduisant l’activité des centres d’excitation dans l’hypothalamus et le tronc cérébral.
    • Le pont et la moelle allongée (bulbe rachidien) jouent un rôle clé dans le sommeil paradoxal en envoyant des signaux pour détendre les muscles utilisés dans le maintien de la posture et le mouvement des membres, afin d’éviter que nous ne vivions activement nos rêves
  • Le thalamus
    • Sert de relais pour les informations sensorielles vers le cortex cérébral (partie du cerveau qui interprète et traite les informations de la mémoire à court terme à la mémoire à long terme)
    • Silencieux pendant la plupart des phases du sommeil afin d’ignorer le monde extérieur
    • Actif pendant la phase de sommeil REM
      • Envoie au cortex cérébral des images, des sons et d’autres sensations qui remplissent nos rêves
  • La glande pinéale (ou épiphyse)
    • Située sous les deux hémisphères du cerveau
    • Reçoit des signaux du noyau suprachiasmatique (NSC) et augmente la production de mélatonine qui aide la personne à s’endormir une fois les lumières éteintes
  • Le prosencéphale basal
    • À l’avant et au bas du cerveau
    • Favorise le sommeil et l’éveil
    • Les cellules du prosencéphale basal libèrent de l’adénosine qui favorise l’endormissement
  • Le mésencéphale
    • Agit comme un système d’excitation
  • L’amygdale et l’hippocampe
    • Structures du système limbique
    • Impliquées dans le traitement des émotions
    • Activité croissante pendant le sommeil paradoxal
  • Le cortex préfrontal latéral
    • Impliqué dans la pensée et le jugement, donc le raisonnement logique
    • Désactivé pendant la phase REM du sommeil (c’est peut-être la raison pour laquelle nous faisons des rêves bizarres et illogiques et que nous avons du mal à comprendre pourquoi nous les faisons)
  • Le gyrus cingulaire antérieur
    • Régit l’attention et la motivation
    • Plus actif pendant le sommeil paradoxal
    • Peut être en partie la raison pour laquelle nous avons des images si vives et si changeantes dans nos rêves

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Ressources(edit | edit source)

Références(edit | edit source)

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