I Définition
Le sommeil correspond à une baisse de l’état de conscience qui sépare deux périodes d’éveil. Il se caractérise par une perte de la vigilance. Une diminution du tonus musculaire et une conservation partielle de la perception sensitive.
II Les différentes phase du sommeil.
Longtemps considéré comme un phénomène passif, simple résultat automatique d’une privation d’influx sensoriel, le sommeil apparaît aujourd’hui comme une authentique forme d’activité du cerveau.
1. La phase d’endormissement
Lors de la phase d’endormissement la respiration devient plus lente, les muscles se relâchent, la conscience diminue. Durant ce stade de demi-sommeil, les muscles peuvent montrer de petites contractions, souvent avec l’impression de tomber dans le vide. Elle dure généralement entre 5 et 20 minutes soit 5 à 10% du temps de sommeil. Cette phase passée, on entre en sommeil lent.
2. La phase du sommeil lent
Sommeil lent N2 :«sommeil léger ».
Le sommeil lent léger, comme son nom l’indique, n’est pas très profond. Il représente en principe la moitié du temps de sommeil total. Il est encore facile de se réveiller, un bruit ou une lumière suffisent. Durant cette phase, les activités oculaires et musculaires se réduisent.
Sommeil lent N3 « sommeil profond »
Le dormeur s’isole du monde extérieur, son activité cérébrale se réduit au minimum. Il est difficile de le réveiller durant cette phase. C’est le moment du cycle où l’on récupère le plus de la fatigue physique accumulée. Tout l’organisme est au repos et récupère. Le cerveau émet des ondes lentes et amples. Il représente jusqu’à 25% du temps total. Il intervient avec le plus d’amplitude horaire en début de période de sommeil. Pendant cette période, l’EEG montre la présence d’ondes de grande amplitude et de faible fréquence. L’imagerie fonctionnelle montre une consommation en oxygène réduite et donc un métabolisme cérébral ralenti. Le tonus musculaire est lui-aussi diminué, mais encore partiellement présent, pouvant expliquer les épisodes de somnambulisme.
REM ou phase sommeil paradoxal.
Au cours de cette phase, l’activité cérébrale est intense, assez proche de celle de l’éveil. Il existe des mouvements oculaires très rapides, en saccades. Elle représente environ 20% du temps. Paradoxalement (d’où son nom) le corps est complètement inerte, avec une paralysie des muscles qui contraste avec l’intensité de l’activité cérébrale. Il est aussi appelé période REM (Rapid Eye Movement), en raison de fréquents mouvements oculaires rapides (sous les paupières fermées). La pression artérielle et le rythme respiratoire connaissent de fréquentes fluctuations. Le sommeil paradoxal est en outre propice aux rêves. Il regroupe les rêves les plus intenses et ceux dont on peut garder le souvenir une fois éveillé. Des rêves peuvent aussi survenir au cours du sommeil lent léger. Cependant, ils sont moins intenses et correspondent moins à une représentation onirique de réalisations ou d’actions qu’à des idées abstraites.
III Réaction biochimique : ces molécules qui nous endorment.
De la journée à la nuit différentes hormones sont misent en jeu pour nous maintenir éveiller et nous conduire jusqu’au sommeil.
Le cortisol, maintient en état de veille.
C’est le cas du cortisol, dont la sécrétion connaît une pointe juste avant le réveil. Il atteint son taux le plus élevé au lever et contribue ainsi à l’activation générale de l’organisme. Il joue un rôle essentiel dans l’équilibre du glucose sanguin et la libération de sucre à partir des réserves de l’organisme en réponse à une demande accentuée en énergie (c’est le cas du réveil).
Le soir et le mécanisme d’endormissement.
Outre le cycle circadien en horloge de 24 heures régie par notre système biologique, nous sécrétons au fur et à mesure de la journée différente hormones qui nous conduisent au sommeil.
Ces substances « hypnogènes » sont sécrétés durant les 16 heures de la journée. Elles induisent une envie progressive de dormir ne disparaissant qu’avec le sommeil.
L’adénosine l’induction de la fatigue
L’endormissement ne serait donc possible que lorsque, d’une part, l’horloge biologique a amené l’organisme dans une conformation hormonale favorable au sommeil, et d’autre part que cela fait un bon moment qu’il n’y a pas eu d’endormissement. L’un de ces facteurs hypnogènes les plus étudiés est l’adénosine. Une petite molécule qui agit comme neuromodulateur au niveau de très nombreuses synapses du cerveau. Depuis très longtemps, des antagonistes naturels des récepteurs de l’adénosine sont ingérés par l’être humain pour se garder éveillé plus longtemps. La caféine du café ou la théophylline du thé, sont bien connues pour leur effet stimulant.
C’est au début des années 1980 que la raison pour laquelle tant de gens boivent du café pour se réveiller devient évidente : la caféine, la substance psychoactive du café, empêche l’adénosine de se fixer sur certains neurones du cerveau.
Plusieurs expériences ont éventuellement confirmé un rôle certain pour l’adénosine dans le cycle veille / sommeil. Le blocage de son action augmente le niveau de vigilance. L’injection d’un agoniste de l’adénosine induit le sommeil. La concentration d’adénosine augmente naturellement dans certaines régions du cerveau durant la journée et diminue durant la nuit. Cette même concentration augmente si l’on force à rester éveillé durant la nuit.
Ces expériences montrent donc que l’adénosine est l’une des molécules dont la concentration dans le cerveau influence la venue du sommeil.
L’influence de l’adénosine
Pendant l’éveil, l’activité neuronale augmente le taux d’adénosine. Par ailleurs, l’effet que produit l’adénosine sur un grand nombre de neurones est inhibiteur. Et parmi les neurones ainsi inhibés par l’adénosine figurent ceux qui sont les plus actifs durant la veille, soit les systèmes à noradrénaline, à acétylcholine et à sérotonine. Des expériences ont par exemple démontrées que lorsqu’on élève artificiellement le taux d’adénosine dans le cerveau, ses neurones qui projettent sur l’ensemble du cortex produisent moins d’acétylcholine. Cela entraîne par conséquent un ralentissement de l’activité cortical et de la somnolence. L’activité cérébrale synchronisée caractéristique du sommeil lent va alors pouvoir s’imposer et, au bout d’un certain temps de sommeil lent, les taux d’adénosine vont se mettre à décliner. L’activité des systèmes responsables de l’état de veille va pouvoir alors augmenter à nouveau, provoquant le réveil et le recommencement du cycle.
Des réactions à maille fine spécifique à l’endormissement.
Les cellules ganglionnaires à mélanopsine
Le cyclage jour-nuit de notre organisme dépend des cellules ganglionnaires à mélanopsine de la rétine. En pratique, on sait aujourd’hui que celles-ci n’ont qu’un rôle partiel sur l’induction du sommeil. En effet, les expériences conduites sur des sujets isolés de la lumière du soleil durant plusieurs jours consécutifs montrent qu’une alternance veille-sommeil proche de celle vécue habituellement subsiste malgré tout. Le déclenchement de l’endormissement est donc un phénomène endogène qui est maintenu en l’absence de lumière. Les cellules ganglionnaires à mélanopsine ont essentiellement pour rôle de transmettre l’information sur l’alternance jour-nuit à des structures cérébrales impliquées dans d’autres fonctions. Néanmoins, l’usage tardif d’écrans ou de lumière LED, riches en lumière bleue, stimule ces cellules et perturbe le sommeil.
La mélatonine
L’induction du sommeil est également sous la dépendance hormonale de la mélatonine. Appelée communément hormone du sommeil, la mélatonine est produite en situation d’obscurité, en début de nuit, par la glande pinéale (ou épiphyse), située à l’arrière de l’hypothalamus. A l’inverse, lorsque les cellules rétiniennes perçoivent la lumière, sa synthèse est inhibée. Lorsqu’elle est libérée en début de nuit, elle favorise le déclenchement du sommeil. Avec le vieillissement, la production de mélatonine est de moins en moins efficace. C’est ce qui explique de nombreuses insomnies liés à l’âge.
Les gènes horloge
Une quinzaine de gènes horloges ont une expression qui est modulée selon l’information reçue par les cellules rétiniennes, la mélatonine et d’autres facteurs synchroniseurs (activité physique, prise alimentaire…). Exprimés au niveau des noyaux suprachiasmatiques
(Il s’agit de deux minuscules structures cérébrales. Elles comprennent quelques dizaines de milliers de neurones chacune et situées à la base de l’hypothalamus. Situés juste au-dessus du chiasma optique, l’endroit où les deux nerfs optiques se croisent, ils conduisent à la transmission de messages à plusieurs horloges secondaires situés au niveau cérébral. Cela permettant la régulation du sommeil, mais aussi de nombreuses autres fonctions rythmées par le cycle circadien. Production de cortisol, d’ACTH, d’hormone de croissance…).
Expérimentalement, la destruction des noyaux suprachiasmatiques chez l’animal permet de maintenir l’alternance entre veille et sommeil. Mais selon un rythme désorganisé et saccadé au cours de la journée. Notre horloge interne fonctionnerait donc comme un organisateur des moments de veille et de sommeil.
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