LE SOMMEIL ET LA VEILLE Patricia Franco Patricia Franco
Généralités
Définir le sommeil? • État particulier qui se traduit par une suspension de la vie consciente - naturelle - périodique - réservible (= coma, hibernation) • Important quantitativement et qualitativement : 8 heures/jour soit 25 ans dans une vie.
Pourquoi dormir? • « Fatigue » disparaît après une nuit de sommeil sommeil = récupération • Sommeil est différent de la fatigue physique: récupération physique possible sans dormir
Le sommeil est-il indispensable? • Besoin de sommeil L’absence de sommeil (dette): sommolence puis besoin irrépressible de sommeil
• Privation totale et prolongée de sommeil: - rat: mort après plus de 10 à 20 jours - homme: perturbations comportementales et physiologiques
Privation totale et prolongée de sommeil chez le rat
Conséquences d’une privation de sommeil chez l’homme • Somnolence diurne (accidents de la route, accident du travail, sécurité des transports, difficultés sociales..) • Troubles de l’attention et de la mémoire • Troubles de l’humeur (irritabilité, dépression) • Retard de croissance • Retard scolaire • Baisse d’efficacité au travail
Prévalence de la somnolence diurne • La
prévalence de la somnolence diurne subjective est de 6% au sein de la population adulte.
• En France, plus de 8000 personnes meurent par an dans des accidents liés à la circulation. • 16% des accidents sur la route ouverte et 20% des accidents sur autoroute sont dûs à la somnolence au volant
Le cycle circadien veille-sommeil Le sommeil de l’homme revient avec une périodicité circadienne (environ un jour) (circa: environ – dies: jour) Horloge biologique: noyau suprachiasmatique
Rythmes Biologiques Un rythme biologique se définit comme la variation périodique ou cyclique d’une fonction particulière d’un être vivant. Rythme circadien: proche de 24 heures - Propriété quasi universelle - Régulation de multiples systèmes physiologiques • Activité locomotrice • T°c interne • Secrétions hormonales • Rythme veille-Sommeil Rythme infradien: période > 30 heures: Rythme des saisons. Rythme ultradien: P Lumière: Inhibition dose-dépendante
Régulation circadienne • Propriété quasi universelle, bien conservée: T°, alimentation, hormones,.. • Rôle de l’environnement +++ • MAIS existence de facteurs génétiques Génèse des rythmes circadiens: Dans le noyau surpra-chiasmatique: Horloge biologique -Lésion du NSC: abolition de rythmicité -Transplantation de tissu fœtal chez animaux lésés -Existent dans cellules isolées du NSC
L’hypothalamus
Structure diencéphalique située juste sous le thalamus et comprenant plusieurs petits noyaux impliqués dans la reproduction, les rythmes circadiens et l'homéostasie.
Enregistrements qui montrent que les rythmes circadiens peuvent être rétablis par une greffe de neurones.
Quatre gènes et leurs protéines sont impliqués dans la régulation des rythmes circadiens. Ils forment une boucle de rétrocontrôle sur laquelle agit la lumière. Une souris dont le gène clock a été muté perd toute rythmicité en condition d’obscurité permanente.
Plusieurs génes impliqués chez la drosophile • Gène per: code pour prot PER = protéine du cerveau avec taux plus important la nuit = facteur de transcription: autorégulation=RYTHMICITE Si destruction du gène:arythmie Si mutation du gène: changement de production de PER = changement de période du rythme circadien (RC) Rythmicité circadienne de synthèse de PER • Gène tim: produit TIM: • Activité de PER et TIM coordonnée • Dimérisation entre TIM-PER: indispensable
Plusieurs génes impliqués Chez la drosophile 2 autres gènes impliqués chez la drosophile: • Clock • Cyc Facteurs de transcription +des gènes per et tim Formation d’un hétérodimère: interaction avec TIM et PER
Régulation circadienne • Action de l’environnement (alternance Lumière-obscurité) Gène Cry: Lumière associé prot Crytochrome et Tim -> dégradation de TIM donc altère complexe PER-TIM • Environnement non indispensable Gène dbt (double time): DBT se lie à PER Destruction via phosphorylation: durée complexe PER-TIM Permet une stabilité. INTERACTION GENETIQUE-ENVIRONNEMENT
Plusieurs gènes impliqués chez le mammifère • m per 1,2,3: importance de mper 2 • m cry 1,2: importance +++, remplacement fonction de TIM. Hétérodimère entre PER-CRY • bmal 1: équivalent de cyc PER-CLOCK= centre de la machinerie cellulaire pour RC
Expression des gènes du rythme circadien chez les mammifères
Expérience en libre cours
24h 24,18h
24h En situation d’isolement les rythmes se décalent puisque notre horloge interne a une période de plus de 24 heures (24,18h)
Zeitgebers: synchronisateurs externes
Influence des gènes
Photorecepteurs dispersés dans la couche ganglionnaire de la rétine
La glande pinéale
La glande pinéale (ou épiphyse) est une glande endocrine diencéphalique attachée à l'extrémité postérieure du thalamus, juste au-dessus du colliculus supérieur. Elle sécrète la mélatonine.
Le métabolisme de la mélatonine • Synchroniseur interne • Reflet de l’activité des NSC
La secrétion de la mélatonine Pic de mélatonine
Variation de la mélatonine
Mélatonine: indicateur de la photopériode
Claustrat et al. Restorative Neurology 1998
Variations circadiennes des fonctions métaboliques
Les stades de sommeil
Reconnaître un sujet endormi? • COMPORTEMENT: - Inactivité - Posture typique ( ! Dauphins, Albatros,..) - Réactivité réduite aux stimulations extérieures - Réversibilité rapide • Mais difficultés: - clinophilie (ne bouge pas) - mouvements au cours du sommeil - somnambulisme,..
Sommeil chez le dauphin
Reconnaître un sujet endormi? • ELECTROENCEPHALOGRAMME (EEG): constitue un reflet de l’activité cérébrale. 1929: Découverte de l’EEG humain: Hans Berger
L’influx nerveux est un influx électrique ! champ électrique
Electroencéphalogramme (ECG) EEG: enregistrement de l’activité électrique des neurones à la surface du scalp (ou sur la surface du cortex: électrocorticogramme).
Chaque électrode enregistre l ’activité simultanée de millions de neurones
Electroencéphalogramme (ECG)
Position standard pour le placement des électrodes EEG. C, central ; Cz, vertex ; F, frontal ; O, occipital ; P, pariétal ; T, temporal. Une paire d’électrodes est nécessaire pour obtenir un enregistrement.
Electroencéphalogramme (ECG)
Dans une population de neurones corticaux situés sous l’électrode, chaque neurone reçoit de nombreuses afférences synaptiques. L’amplitude reflète donc le degré de synchronisation de l’activité cérébrale sous jacente.
Epilepsie Crise d’épilepsie •Hyperactivité anormale synchrone d’un groupe de neurones corticaux. •Crise partielle ou généralisée •Associées à de grands signaux EEG : pointes ou pointes ondes. •10% de la population au moins une fois dans sa sa vie. •Epilepsie si crises se répètées :1% de la population. •Maladie ou symptôme ou induites par des médicaments ou à l’arrêt de l’alcool, des benzodiazépines, des barbituriques.
Classification des rythmes EEG
Amplitude (µvolt)
Fréquence (1-70 Hz) (1 cycle par seconde= 1 Hz)
Classification des rythmes EEG Rythme désynchronisé : tracé EEG de faible amplitude et de grande fréquence - un niveau de vigilance élevé.traduisant Rythme synchronisé : tracé EEG de grandes amplitude et de faible fréquence qui traduit un niveau de vigilance faible. #: > 13 Hz Frontale ": 8-13 Hz Eveil, relaxation, occipital, yeux fermés $: > 4-7 Hz Endormissement, Enfant %: < 4 Hz Sommeil profond, Enfant
Variation de l’EEG durant le Sommeil Lent Veille Sommeil lent léger Stade 1: Enrichissement ondes lentes Stade 2: Fuseaux Sommeil lent profond Stade 3: ondes delta 20-50% Stade 4: ondes delta > 50%
Sommeil Lent Sommeil à ondes lentes (SOL) encore appelé sommeil de type NREM : ensemble des phases du sommeil à l’exception du sommeil paradoxal et caractérisé par la présence d’ondes lentes sur l’EEG. Sommeil Lent Léger: Stade 1: Enrichissement ondes lentes Stade 2: Présence de fuseaux rapides et decomplexes K Fuseaux de sommeil : bouffées d’activité EEG, d’une durée de quelques secondes, caractérisées par des ondes de 12 à 14Hz Complexe K : figure EEG consistant en une onde négative de grande amplitude, suivie d’une onde positive lente. Sommeil lent profond: présence d’ondes delta entre 0,5 à 2 Hz , amplitude 75 µV Stade 3: ondes delta 20-50% Stade 4: ondes delta > 50%
Le Sommeil Paradoxal Sommeil paradoxal encore appelé sommeil de type REM (rapid eye movement) : phase du sommeil pendant laquelle se produisent des mouvements rapides des yeux. Cette phase est également associée à une atonie musculaire et aux rêves.
EEG veille // Sommeil Paradoxal Veille
Sommeil paradoxal
Sommeil Paradoxal = Sommeil REM: Rapid Eye Movement Sleep
1950: Aserinsky et Kleitman, Dement
Sommeil Paradoxal et hypotonie
1962: Michel Jouvet
Polygraphie EEG: une ou deux dérivations C3-A2; C4-A1 EOG: deux dérivations (Oeil droit-A1; Œil gauche-A1) EMG: menton Electromyogramme: enregistrement de l’activité électrique des muscles de la région du menton. Electro-oculogramme: enregistrement des différences de potentiel induites par les déplacements des globes oculaires.
Stades de sommeil Rechtschaffen & Kates 1968 Se fait par époque = période minimale d’analyse 20 ou 30 s un stade = aspect de l’EEG, EOG, EMG dominant (51%) au cours de l’époque
Eveil
Sommeil Lent Stade 2
Sommeil Paradoxal
Sommeil Lent Stade 4
Sommeil Lent • & activité du cerveau ( & consommation O2 et glucose) • EEG à ondes delta • Perte de sensibilité aux stimulis (informations sensorielles n’atteignent presque plus le cortex) • & générale du métabolisme (respiration, cœur, tension, etc.) • 4 stades (stade 0 = éveil)
:
Sommeil Paradoxal
• Intense activité du cerveau (parfois plus qu ’à l ’éveil) • Ondes alpha et bêta • Correspond au rêve en général (90% des gens éveillés pendant le paradoxal disent qu’elles rêvaient) • Mouvement rapide des yeux (REM) • Perte de tonus musculaire, paralysie complète • Augmentation des rythmes cardiaque et respiratoire • Érection (pénis, clitoris) • Durée: 5 à 50 minutes
Modifications physiologiques au cours du sommeil En sommeil paradoxal: • abolition du tonus musculaire • respiration irrégulière • augmentation du rythme cardiaque, de la tension artérielle • thermorégulation suspendue • érection du pénienne
Organisation nocturne: Hypnogramme Hypnogramme: graphique donnant le déroulement des stades du sommeil en fonction du temps. SLP domine
REM et SLL dominent Durée de sommeil: 7h30 +/-1 h
Cycle de sommeil calme (NREM)- sommeil paradoxal (REM): 90-110 min 4 à 6 cycles
Pourcentage et durée des stades REM: 20-25%
Stade 3 +4: 15-20%
Veille: < 5% Stade 1:2-5%
Stade 2: 45-55%
Sommeil Lent: 75-80%
Facteurs modifiant la distribution des stades de sommeil • Individuel: typologie • La privation de sommeil • Age
Durée de sommeil
Gros dormeurs (> 9 h) et Petits dormeurs (< 6 h)
Typologie du sommeil
Régulation du cycle Veille/Sommeil: 2 processus
Pression de sommeil
Processus circadien : modalité de régulation du sommeil contrôlée par le système circadien, indépendante de l’alternance veille/sommeil. Processus homéostasique : modalité de régulation du sommeil dépendante du sommeil, croissante pendant la veille et décroissante pendant le sommeil.
Privation de Sommeil • Si privation de sommeil, augmentation du sommeil lent la nuit suivante • Augmentation fonction de la durée de la période d’éveil
Evolution en fonction de l’âge Grande variabilité interindividuelle et éthnique !
Diminution du sommeil de jour avant 6 ans !
Retard progressif du coucher après 6 ans !
Nouveau-né: 16 à 17 h 1 an: 13 h 3 ans: 12 h 6 ans: 10 h 12 ans: 9 h 18 ans: 8 h
Diminution du sommeil paradoxal avec l’âge
50-60%
20-25%
15-20%
20-25%
70-75%
Evolution en fonction de l’âge 'Temps sommeil total à partir de 40 ans (Nombre et durée éveils 450 400 350 300 250 Min
Temps au lit (min) Temps de sommeil Total (min) Temps d'éveil intra-sommeil (min)
200 150 100 50 0 20-29 ans
30-39 ans
40-49 ans
50-59 ans
> 60 ans
Evolution en fonction de l’âge ' Sommeil Lent profond déjà début âge adulte ' Sommeil Pardoxal plus tardif 100 90 80
%
70 60
Stage 1 (% ) Stage 2 (% )
50
SWS (% )
40
REM (% ) Efficacité de sommeil (% )
30 20 10 0 20-29 ans
30-39 ans
40-49 ans
50-59 ans
> 60 ans
Hirshkowitz J Clin Neurophysiol 1992
Evolution en fonction de l’âge
Chokroverty 1999
Conclusion • Le sommeil normal est à évaluer en fonction de chaque individu • Il est nécessaire pour un bon fonctionnement diurne • Il faut le respecter
