Pour comprendre la physiologie du sommeil, nous devons comprendre la physiologie du cerveau, car les changements physiologiques les plus prononcés pendant le sommeil se produisent dans le cerveau.
Le cerveau consomme beaucoup moins d'énergie pendant le sommeil que lorsqu'il est éveillé, en particulier pendant le sommeil non paradoxal. Dans les zones où l'activité est réduite, le cerveau reconstitue sa réserve d'ATP (adénosine triphosphate), la molécule utilisée pour le stockage et le transport de l'énergie à court terme. En période d'éveil calme, le cerveau est responsable de 20 % de l'utilisation de l'énergie par le corps, et cette réduction a donc un effet notable sur la consommation énergétique globale.
Le sommeil augmente le seuil sensoriel, ce qui signifie que les personnes endormies perçoivent moins de stimuli, mais peuvent généralement encore réagir à des bruits forts et à d'autres événements sensoriels marquants.
Pendant le sommeil lent, les humains sécrètent des bouffées d'hormone de croissance.
Tout sommeil, même diurne, est associé à la sécrétion de prolactine.
Les principales méthodes physiologiques permettant de surveiller et de mesurer les changements survenant pendant le sommeil sont les suivantes :
- EEG - électroencéphalographie des ondes cérébrales,
- EOG électrooculographie des mouvements oculaires, et
- EMG électromyographie de l'activité des muscles squelettiques.
La collecte simultanée de ces mesures est appelée polysomnographie (PSG), un type d'étude du sommeil qui peut être réalisé dans un laboratoire spécialisé.
Les spécialistes du sommeil utilisent également :
- électrocardiographie simplifiée pour l'activité cardiaque et
- actigraphie pour les mouvements moteurs.
ONDES CÉRÉBRALES PENDANT LE SOMMEIL
L'activité électrique observée sur un EEG représente les ondes cérébrales. L'amplitude des ondes EEG à une fréquence donnée correspond à différents moments du cycle veille-sommeil, tels que le sommeil, l'éveil ou l'endormissement.
Les ondes alpha, bêta, thêta, gamma et delta sont toutes observées aux différents stades du sommeil et chaque forme d'onde a une fréquence et une amplitude différentes :
- Les ondes alpha sont observées lorsqu'une personne se trouve dans un état de repos, mais qu'elle est encore pleinement consciente. Les yeux peuvent être fermés et tout le corps est au repos et relativement immobile, ce qui signifie que le corps commence à ralentir.
- Les ondes bêta prennent le relais des ondes alpha lorsqu'une personne est attentive, par exemple lorsqu'elle accomplit une tâche ou se concentre sur quelque chose. Les ondes bêta se composent des fréquences les plus élevées et des amplitudes les plus faibles, et se produisent lorsqu'une personne est pleinement alerte.
- Les ondes GAMMA sont observées lorsqu'une personne est très concentrée sur une tâche ou utilise toute sa concentration.
- Les ondes THETA se produisent pendant la période d'éveil d'une personne et se poursuivent pendant la transition vers le stade 1 du sommeil et le stade 2.
- Les ondes DELTA sont observées aux stades 3 et 4 du sommeil, lorsqu'une personne est au plus profond de son sommeil.
SOMMEIL NON REM ET REM
Le sommeil est divisé en deux grands types : le sommeil à mouvements oculaires non rapides (non-REM ou NREM) et le sommeil à mouvements oculaires rapides (REM). Le sommeil non paradoxal et le sommeil paradoxal sont si différents que les physiologistes les identifient comme des états comportementaux distincts.
Le sommeil non paradoxal survient en premier et, après une période de transition, il est appelé sommeil lent ou sommeil profond. Pendant cette phase, la température corporelle et le rythme cardiaque diminuent et le cerveau utilise moins d'énergie.
Le sommeil paradoxal, également connu sous le nom de sommeil paradoxal, représente une plus petite partie du temps de sommeil total. Il est la principale occasion de rêves (ou de cauchemars) et est associé à des ondes cérébrales désynchronisées et rapides, à des mouvements oculaires, à une perte de tonus musculaire et à une suspension de l'homéostasie.
Le CYCLE DE SOMMEIL, qui alterne sommeil normal et sommeil paradoxal, dure en moyenne 90 minutes et se produit 4 à 6 fois au cours d'une bonne nuit de sommeil.
L'American Academy of Sleep Medicine (AASM) divise le NREM en trois stades : N1, N2 et N3, le dernier étant également appelé sommeil delta ou sommeil à ondes lentes.
L'ensemble de la période se déroule normalement dans l'ordre suivant N1 → N2 → N3 → N2 → REM.
Le sommeil paradoxal survient lorsqu'une personne revient au stade 2 ou 1 après un sommeil profond. Le sommeil profond (stade N3) est plus important en début de nuit, tandis que la proportion de sommeil paradoxal augmente au cours des deux cycles précédant le réveil naturel.
L'ÉVEIL
Le réveil peut signifier la fin du sommeil ou simplement un moment pour examiner l'environnement et réajuster la position du corps avant de se rendormir. Les dormeurs se réveillent généralement peu après la fin d'une phase REM ou parfois au milieu de cette phase. Les indicateurs circadiens internes, ainsi qu'une réduction réussie du besoin homéostatique de sommeil, provoquent généralement le réveil et la fin du cycle de sommeil. L'éveil implique une activation électrique accrue dans le cerveau, commençant par le thalamus et se propageant dans le cortex.
Au cours d'une nuit de sommeil normale, on ne passe pas beaucoup de temps à l'état de veille. Diverses études sur le sommeil menées à l'aide de l'électroencéphalographie ont montré que les femmes sont éveillées pendant 0 à 1 % de leur sommeil nocturne, tandis que les hommes le sont pendant 0 à 2 % de ce même temps. Chez les adultes, l'état d'éveil augmente, en particulier dans les cycles plus tardifs. Une étude a révélé que le temps d'éveil était de 3 % au cours du premier cycle de sommeil de 90 minutes, de 8 % au cours du deuxième, de 10 % au cours du troisième, de 12 % au cours du quatrième et de 13 à 14 % au cours du cinquième. La plupart de ces périodes d'éveil se produisent peu après le sommeil paradoxal.
Aujourd'hui, de nombreux êtres humains se réveillent à l'aide d'un réveil, mais il est également possible de se réveiller de manière fiable à une heure précise sans avoir besoin d'un réveil. Beaucoup dorment différemment les jours de travail et les jours de repos, ce qui peut entraîner une désynchronisation circadienne chronique. De nombreuses personnes regardent régulièrement la télévision et d'autres écrans avant de se coucher, un facteur qui peut exacerber la perturbation du cycle circadien. Des études scientifiques sur le sommeil ont montré que le stade de sommeil au réveil est un facteur important dans l'amplification de l'inertie du sommeil.
Les déterminants de la vigilance au réveil sont la quantité et la qualité du sommeil, l'activité physique de la veille, un petit-déjeuner riche en glucides et une réponse glycémique faible.
STRUCTURES CÉRÉBRALES IMPLIQUÉES DANS LE SOMMEIL
Différentes structures cérébrales sont impliquées dans le sommeil.
L'HYPOTHALAMUS, une structure de la taille d'une cacahuète située au plus profond du cerveau, contient des groupes de cellules nerveuses qui agissent comme des centres de contrôle du sommeil et de l'éveil. Dans l'hypothalamus se trouve le noyau suprachiasmatique (NSC), composé de milliers de cellules qui reçoivent directement des yeux des informations sur l'exposition à la lumière et qui contrôlent le rythme comportemental. Certaines personnes dont le noyau suprachiasmatique est endommagé dorment de manière irrégulière tout au long de la journée parce qu'elles ne sont pas en mesure de faire correspondre leur rythme circadien au cycle lumière-obscurité. La plupart des personnes aveugles conservent une certaine capacité à percevoir la lumière et sont en mesure de modifier leur cycle veille-sommeil.
Le tronc cérébral, situé à la base du cerveau, communique avec l'hypothalamus pour contrôler les transitions entre l'éveil et le sommeil. Le tronc cérébral comprend des structures appelées pons, moelle et mésencéphale. Les cellules favorisant le sommeil dans l'hypothalamus et le tronc cérébral produisent une substance chimique appelée GABA, qui agit en réduisant l'activité des centres d'éveil dans l'hypothalamus et le tronc cérébral. Le tronc cérébral, en particulier le pons et la moelle, joue également un rôle particulier dans le sommeil paradoxal ; il envoie des signaux pour détendre les muscles essentiels à la posture du corps et aux mouvements des membres, afin que nous ne fassions pas semblant de rêver.
LE THALAMUS sert de relais aux informations transmises par les sens au cortex cérébral, la partie du cerveau qui interprète et traite les informations de la mémoire à court terme à la mémoire à long terme. Pendant la plupart des phases du sommeil, le thalamus devient silencieux, ce qui vous permet d'ignorer le monde extérieur. Mais pendant le sommeil paradoxal, le thalamus est actif, envoyant au cortex des images, des sons et d'autres sensations qui remplissent nos rêves.
LA GLAVE PINEALE, située dans les deux hémisphères du cerveau, reçoit des signaux du SCN et augmente la production de l'hormone mélatonine, qui aide à s'endormir une fois les lumières éteintes. Les personnes qui ont perdu la vue et qui ne peuvent pas coordonner leur cycle veille-sommeil naturel à l'aide de la lumière naturelle peuvent stabiliser leur rythme de sommeil en prenant de petites quantités de mélatonine à la même heure chaque jour. Les scientifiques pensent que les pics et les creux de mélatonine au fil du temps sont importants pour faire correspondre le rythme circadien de l'organisme au cycle externe de la lumière et de l'obscurité.
Le cerveau antérieur basal, situé à l'avant et à l'arrière du cerveau, favorise également le sommeil et l'éveil, tandis qu'une partie du cerveau moyen joue le rôle de système d'éveil. La libération d'adénosine (un sous-produit chimique de la consommation d'énergie cellulaire) par les cellules du cerveau antérieur basal et probablement d'autres régions favorise votre envie de dormir. La caféine contrecarre la somnolence en bloquant l'action de l'adénosine.
L'AMYGDALA, une structure en forme d'amande impliquée dans le traitement des émotions, devient de plus en plus active pendant le sommeil paradoxal.
J'espère que la physiologie du sommeil est maintenant mieux comprise. Si ce n'est pas le cas, nous sommes disposés à examiner avec vous les questions supplémentaires que vous vous posez.