Sommeil et rythmes circadiens et saisonniersaix1.uottawa.ca/~cmessier/Sommeil couleur.pdf · sommeil comprenant le stade I (l'endormissement), le stade II (sommeil lent et léger),

Sommeil et rythmesSommeil et rythmescircadiens et saisonnierscircadiens et saisonniers

Images tirées de «ÊFundamental NeuroscienceÊ»,©Academic Press, 1999

Traduction et présentation, © Claude Messier, 1999

Il y a deux stages principaux dans le sommeil:Il y a deux stages principaux dans le sommeil:le sommeil lent et le sommeil REMle sommeil lent et le sommeil REM

l Ces deux stages sont distingués sur la base del’électroencéphalogramme (EEG)

l Au début du sommeil, le cerveau se désactiveet la conscience du monde extérieur disparaît.

l Une séquence bien connue d’activité thalamo-corticale produit un ralentissement des ondescérébrales

La période de sommeil lent ou sommeil non-La période de sommeil lent ou sommeil non-REM a plusieurs caractéristiques.REM a plusieurs caractéristiques.

l La facilité à réveiller la personne durant lesommeil lent est proportionnelle à l’ampleurdu ralentissement de l’EEG.

l Les personnes ne se rappellent peu ou pasd’être conscient durant les périodes desommeil lent profond.

l Plusieurs fonctions autonomiques etrégulatrices diminuent durant cette période.Par contre, lÊ’activité endocrine estaugmentée.

La période de sommeil lent ou sommeil non-La période de sommeil lent ou sommeil non-REM a plusieurs caractéristiques.REM a plusieurs caractéristiques.

l Les battements cardiaques, la pressionsanguine et la respiration sont tous ralentis.

l Par contre la libération de l’hormone decroissance, et des hormones de la maturationsexuelle (comme l’hormone de libération de lagonadotropine) sont à leur maximun durant lesommeil lent.

l 95% de ces hormones sont libérées durant lesommeil lent.

La période de sommeil REM a aussi plusieursLa période de sommeil REM a aussi plusieurscaractéristiques.caractéristiques.

l À plusieurs reprises durant le sommeil, lecerveau se réactive et présente une activitéEEG avec des ondes de petite amplitude maistrès rapide.

l Durant cette période, le tonus musculaire estaboli et les yeux présentent un mouvementoscillant rapide.

Sommeil REMSommeil REM

William William DementDement, Les stades du, Les stades dusommeil (1957)sommeil (1957)

l En utilisant l'électroencéphalographie de bas voltage etl'enregistrement de la motilité oculaire rapide, Dement a proposé sousla direction de Kleitman une classification simplifiée des stades dusommeil comprenant le stade I (l'endormissement), le stade II(sommeil lent et léger), les stade III et IV (sommeil lent et profond).Dement considère le rêve comme une étape particulière du sommeilléger.Ê

Petite histoire de la Biologie OniriqueLa naturalisation des rêvesScience et Avenir Hors-Série Le Rêve Dec. 96

Les stages du sommeilLes stages du sommeil

Comportement

Stages

EMGEEGEOG

Sensation et perception

Pensée

Mouvement

Polygraphe

claire, générée del ’extérieur

absentes, ouobscurcies

claire, générée del ’intérieur

logique,progressive

logique,persévérative

Illogique, bizarre

Continu,volontaire

Épisodique,involontaire

Commandé maisinhibé

Éveil sommeil NREM sommeil REM

Les phases de sommeil REM et non-Les phases de sommeil REM et non-REM alternent durant le sommeilREM alternent durant le sommeil

Stages dusommeil

Stages dusommeil

Stages dusommeil

Distribution du sommeil chez trois sujets

Sommeil REM

Nathaniel KleitmanNathaniel Kleitman, La phase de, La phase derecouvrement du rêve (1950)recouvrement du rêve (1950)

l Ce physiologiste à l'université de Chicago constate qu'enréveillant ses patients endormis pendant une certaine phased'activité cérébrale, leur souvenir de rêves est beaucoup plusclair. Il émet alors l'hypothèse que les rêves surviennentpendant cette phase particulière d'activité cérébrale.Hypothèse osée, car il se pourrait bien que les sujets ne seremémorent leurs rêves qu'après une telle phase alors que cessonges se sont déroulés à un autre moment. Il faudrait alorsparier de phase de recouvrement du rêve plutôt que de phasedu rêve.


Activation périodique durant le sommeilActivation périodique durant le sommeil

Mouvementscorporels

Pouls

Respiration

Pression sanguinesystolique

EEGMouvements oculaires

Temps (minutes)

Activation périodique durant leActivation périodique durant lesommeilsommeil

Temps (minutes)

• Les deux ou trois premiers cycles de la nuit sontdominés par un sommeil NREM profond (3-4).

• Durant les derniers cycles de la nuit, le sommeil NREMest plus léger et les périodes de sommeil REM pluslongues

Les proportions de sommeil REM et NON-Les proportions de sommeil REM et NON-REM changent avec l ’âgeREM changent avec l ’âge

Éveil

REM

NREM

conception mortnaissance

Les observations chez les prématurés indiquent que lesommeil REM prédomine à 26 semaines pour diminuerensuite.

Le sommeil a plusieurs fonctions.Le sommeil a plusieurs fonctions.

l Le sommeil permet la conservation d ’énergie,favorise la récupération après une blessure, et aussipermet de se soustraire au prédateur.

l L ’observation que le sommeil NREM estaccompagné d ’une diminution d ’activité métaboliquesuggère une fonction de repos et de récupération.

l Par contre, la quantité importante de sommeil REMdurant le développement et l ’activité cérébralesoutenue durant le sommeil REM suggèrent un rôledans le développement et la plasticité.

l Plusieurs études ont montré l ’importance dusommeil REM pour la consolidation des souvenirs

Hans Berger, L'inventeur deHans Berger, L'inventeur de""l'electroencephalogramml'electroencephalogramm"(1928)"(1928)

l Pour la première fois, cette technique, imaginée par ceneurophsychiatre allemand, mesure l'activité électriqueproduite par le cortex. Elle enregistre l'activitécérébrale des patients en état de veille (rythme alpha),les yeux ouverts puis fermés. Ce changement d'état deconscience entraîne une modification du tracé; Bergeren déduit que les signaux obtenus ne sont pas un effetparasite, mais proviennent bien du cerveau.


Electroencéphalogramme Electroencéphalogramme durantdurantles différents stages du sommeilles différents stages du sommeil

Éveillé, ondes de basses amplitudes et rapides

Endormissement, ondes alpha, (8-12 cycles/s)

Sommeil, stage 1: ondes thêta (3-7 cycles/s)


Sommeil, stage 2 (12-14 cycles/s)

spindles Complexes K

Electroencéphalographie Electroencéphalographie modernemoderne

Spindles Spindles (fuseaux)(fuseaux)

Les spindles (fuseaux) rapides sont trèsuniformes dans leur topographie. Les pics devoltage positifs et négatifs alternent dans lapartie supérieure centrale.

Autres fuseauxAutres fuseaux

L ’assoupissement se fait par l ’intermédiaire desL ’assoupissement se fait par l ’intermédiaire desfuseaux du sommeil qui dépendent de l ’activitéfuseaux du sommeil qui dépendent de l ’activitéréciproque de neurones thalamiques et corticaux.réciproque de neurones thalamiques et corticaux.

neurones thalamocorticaux

Thal

amu

sCo

rte

x

neurones réticulésdu Thalamus

inhibition

Les fuseaux de sommeilLes fuseaux de sommeil

cortical

Réticulaire

thalamocorticalPPSI

pointes Ca2+

neurones corticaux

neurones thalamiquesréticulés isolés


Sommeil profond, ondes delta (0.5-2 cycles/s)

Sommeil REM, ondes de basses amplitudes et rapides

Comparaison de l ’éveil et duComparaison de l ’éveil et dusommeil REMsommeil REM

Eveillé

Sommeil REM

HoraceHorace Magoun Magoun et et Giuseppe Moruzzi Giuseppe MoruzziLe centre cérébral du sommeil (1949)Le centre cérébral du sommeil (1949)

l Magoun a mis en évidence le rôle particulier d'une structuredu tronc cérébral, la formation réticulée, dans lasynchronisation-désynchronisation des ondes cérébrales. Lastimulation de cette zone cérébrale provoque chez l'animal ladésynchronisation des ondes et le réveil immédiat, alorsqu'une stimulation de la partie postérieure (caudale) plonge lesujet dans le sommeil. Avec Moruzzi, de Pise, Magoun délimitale système réticulaire activateur.


Michel Jouvet,Michel Jouvet,Le sommeil paradoxal (1959)Le sommeil paradoxal (1959)

l Ce neurobiologiste lyonnais est à l'origine de ladécouverte du sommeil paradoxal. Cet état, caractérisépar une atonie musculaire totale et des ondescérébrales (activité PGO) proches de celles de l'éveil, estselon lui, le support biologique du rêve. Il s'agirait


L'utilisatlonL'utilisatlon d'électrodes implantées d'électrodes implantéesà demeure...à demeure...

l ...permet d'enregistrer en continu les événements électriquessurvenant au cours du nycthémère tant dans le cerveau(cortex cerébral corps genouillé et pont en particulier) quedans les muscles de la nuque. On enregistre d'autre part lesmouvements des yeux grâce à des électrodes placées de partet d'autre des orbites.

Tiré de: Le rêve. Michel Jouvet: La Recherche

LaLa polygraphie polygraphie ainsi obtenue... révèle l'existence de trois ainsi obtenue... révèle l'existence de troistypes de tracés correspondant à trois comportementstypes de tracés correspondant à trois comportementsdifférents et définissant les trois états.différents et définissant les trois états.

l L'animal est éveillé. L'activité corticale estrapide et de bas voltage et l'on remarqueune activité évoquée discrète au niveau dunoyau genouillé latéral c'est-à-dire durelais visuel du thalamus. Cette activité,contemporaine des mouvements oculaires,traduit l'un des nombreux aspects del'entrée des informations visuelles dans lesystème nerveux central.


EEG

CGL(PGO)

Yeux

muscles


l L'animal est endormi. Il n'y a plus aucunmouvement oculaire. L'activité de la nuque adiminué sans pour autant disparaître car le chata une posture de sommeil au cours de laquelleil existe un certain tonus musculaire. Enfin, ilexiste une activité corticale plus lente et dont levoltage s'est nettement accru tandis qu'il n y apas d activité particulière au niveau du noyaugenouillé lateral.


EEG

CGL(PGO)

Yeux

muscles


l Le sommeil paradoxal se signale enfin pardeux types de phénomènes nouveaux, lesuns toniques, les autres phasiques. Lessignes toniques sont d'une part, l'apparitionau niveau cérebral d'une activité raplde etde bas voltage presque identique à celle del'état d éveil et d'autre part la disparitiontotale du tonus musculaire. Les signesphasiques sont caractérisés par l'apparitionde "pointes" de haut voltage dans certainesstructures cérébrales et plusparticulièrement au niveau du pont, dunoyau genouillé et du cortex occipital(activité PGO) et des phénomènespériphériques tels que d'importantsmouvements oculaires.


EEG

CGL

Yeux

muscles

La partie caudale du locusLa partie caudale du locus coeruleus coeruleus......


commande l'inhibition du tonusmusculaire au cours du sommeilparadoxal. Si l'on détruit cetterégion par coagulation,l'inhibition ne peut alors survenir.L'animal présente alors uncomportement hallucinatoireonirique très spectaculaire. Bienqu'il paraisse éveillé, et qu'ilpuisse attaquer un ennemiimaginaire, ses pupilles sont enmyosis et il ne réagit absolumentpas aux stimulations externes. Enmême temps, il présente les signesspécifiques cérébraux du rêve(pointes PGO). Il est donc légitimede parler de rêve même chez lechat.

Après ablation totale du cerveau en avant du pontAprès ablation totale du cerveau en avant du pont


L'animal présente, à l'état de veille la rigidité de décérébration décrite parSherrington (3 B). En même temps, I'enregistrement polygraphique révèleune importante activite musculaire au niveau de la nuque (3 E). Chez cespréparations, le sommeil paradoxal apparaît regulièrement toutes les 25minutes. Il se caractérise par une atonie totale (3 C et 3 D), par la disparitiontotale de l'activité musculaire, l'apparition de pointes PG0 au niveau du pontet par des mouvements oculaires (3 F).





État de veille

Muscles

formation réticulée

yeux


État de sommeil paradoxal


Muscles

formation réticulée

yeux

Pointes PGO

Le contenu Le contenu émotionel émotionel desdesrêves est très variérêves est très varié

% des rêves

AnxiétéSurprise

ColèreJoie

TristesseHonte

La modalité sensorielle des rêves implique toujours laLa modalité sensorielle des rêves implique toujours lavision qui est complété par d ’autres modalitésvision qui est complété par d ’autres modalités

% des rêves

AuditionVestibulaire

TempératureToucher

olfactionGoût

Vision=100%

Restless leg Restless leg syndromesyndrome

Problèmes de sommeil et âgeProblèmes de sommeil et âge

SomnambulismeSomnambulisme

s’assit sort du lit, marche

retour au lit,s’asseoit se couche

bouge les jambes Adapté de Jacobson et al.

Symptômes de la narcolepsieSymptômes de la narcolepsie

pré

vale

nce

100

70

50

25

0

symptômes

EOS catalepsie hallucinationshypnagogiques

paralysie dusommeil

aminergiqueréticulaire

sensorimoteur

Ctx

pyr

Thalctx

F.retLocus

raphé

Rythmes biologiques et horlogesRythmes biologiques et horlogesdu tronc cérébraldu tronc cérébral

Locus Locus Coereleus Coereleus (chez la souris)(chez la souris)

Cliché Claude Messier, 1989

Noyau RaphéNoyau Raphé

Cliché Claude Messier, 1989

Documents

Sommeil et rythmes circadiens et saisonniersaix1.uottawa.ca/~cmessier/Sommeil couleur.pdf · sommeil comprenant le stade I (l'endormissement), le stade II (sommeil lent et léger),