PHYSIOLOGIE du PHYSIOLOGIE du SOMMEILSOMMEIL

et de la VIGILANCEet de la VIGILANCEP. Escourrou

Laboratoire du SommeilHôpital Béclère - 92141 ClamartSecretariat.pr-escourrou@abc.aphp.frwww.reseau-morphee.org

Veille et Sommeil Le tiers de notre temps est passé à dormir:

à 21 ans nous avons dormi 7 ans90 ans 30 ans

• De combien d’heures de sommeil avons-nous besoin?

• Pourquoi dormons nous? • Quels sont les mécanismes du sommeil • Que se passe-t-il dans l’organisme quand

nous dormons?

Eveil / Sommeil

• Vigilance • mobilité• réactivité/défense• positions variables

• Pas de contact extérieur

• mouvements limités• réactivité diminuée• posture stéréotypée• rapidement

réversible( =/= coma)

PHYSIOLOGIE du SOMMEILet de la VIGILANCE

1. Cycle sommeil/vigilance2. Développement du sommeil3. Architecture du sommeil4. Neurobiologie du cycle veille-

sommeil5. Sommeil et fonctions physiologiques6. Pathologies du sommeil

0H 12H 24H

Rythme circadiencirca (environ) - dies (jour)

• Veille-sommeil• Température• Humeur• Fréquence cardiaque• Pression artérielle• Efficience psychomotrice• Certaines hormones

0 12 24Am

plitu

de

PERIODE

PERIODE

Périodes biologiques

Rythmes circadiens de la température et du cortisol

Horloges internes

Mécanismes du rythme circadien

2 Causes :– rythme endogène des oscillateurs (génétique)

• Intracérébraux: SCN, autres• Périphériques: cellulaires

– synchroniseurs externes: stimulations cycliques du monde extérieur :

• alternance jour-nuit• alternance repos-activité• horaires des repas• environnement social

Horloges internes:hypothalamus et périphérie

Horloges internes:hypothalamus et périphérie

Rythme desdivisions cellulaires

Rythme de latempérature

Rythme des sécrétionsglandulaires

Métro- boulot- dodo

Synchroniseur socialAlternance jour-nuit

Cycle de la Lumière et mélatonine

La nuit

Le matin

Dans la journée

Le noyau supra-chiasmatique reçoit les informations lumineuses

L ’épiphyse secrète, pendant l’obscurité, la mélatonine « hormone donneuse de temps »

Rythme entraîné et rythme libre

Allongement de la durée du cycleetDésynchronisation entre températureet veille/sommeil

Rythme entraînésur 24H

Rythme entraînésur 24H

Libre coursen isolationtemporelle25H

S V ∆ min Temp centrale

0123456789

101112131415

10:00 12:00 14:00 16:00 18:00

Sujets normaux

Sujetsnarcoleptiques

Test itératif de latence d'endormissementTest itératif de latence d'endormissement

HeureLate

nce d

’endo

rmiss

emen

t (m

in)

---Adolescents

Rythme circadien de fatigue pendant 3 jours de privation de sommeil

Fatigue

Pour

cent

age

heures

Très fatigué

Pas très fatigué

200

100

14 2 14 2 14 2

Jour 1 Jour 2 Jour 3

BESOINS PHYSIOLOGIQUESde Sommeil

- 6 h, c'est un petit dormeur

- 9 h, c'est un gros dormeur

Le record: un australien qui dort 3h30/nuit

0

5

10

15

20

25

30

35

40

5H 6H 7H 8H 9H 10H

durée du sommeilchez l'adulte

Typologie veille-sommeil

• Typologie diurnesujet du matin:– Se couche-tôt:20H-21H– Se lève tôt:6H-7H

• Typologie nocturnesujet du soir– couche-tard (après

minuit en travail)– Se lève tard:8H-9H

Typologie intermédiaire

REPARTITION MATIN/SOIR

Vrais du matin Plutôt du matin Intermédiaire Plutôt du soir Vrais du soir0

10

20

30

40

50

60

Vrais du matin Plutôt du matin Intermédiaire Plutôt du soir Vrais du soir

Perturbations du rythme circadien

• Désynchronisation– travail de nuit– travail en horaire alterné 3x8– vols transméridiens

• Ajustement– quelques jours : veille-sommeil– une semaine : température– 3 semaines : cortisol

Jet lag vers l’Ouest

Ouest

Rythme veille-sommeil

Rythmes biologiques

Rythme veille-sommeil

Rythmes biologiques

Déc

alag

e ho

rair

eve

rs l'

oues

tR

ythm

e no

rmal

Jour Nuit Jour Nuit Jour

Jour JourNuit Nuit

Jet lag vers l’est

Est

Ryt

hme

norm

al

Déc

alag

e ho

rair

eve

rs l'

est

Rythme veille-sommeil

Rythmes biologiques

Rythmes biologiques

Rythme veille-sommeil

Jour Jour

Jour Jour

Jour

Jour

Nuit Nuit

NuitNuit

PHYSIOLOGIE du SOMMEILet de la VIGILANCE

1. Cycle sommeil/vigilance2. Développement du sommeil3. Architecture du sommeil4. Neurobiologie du cycle veille-sommeil5. Sommeil et fonctions physiologiques.6. Pathologies du sommeil

Sommeil de l ’enfant

PHYSIOLOGIE du SOMMEILet de la VIGILANCE

• 1. Cycle sommeil/vigilance• 2. Développement du sommeil• 3. Architecture du sommeil• 4. Neurobiologie du cycle veille-sommeil• 5. Sommeil et fonctions physiologiques• 6. Pathologies du sommeil

Evolution des connaissances sur le Sommeil

• Avant 1955: un seul sommeil:– Ondes lentes corticales– Ralentissement des

rythmes cardiaque et respiratoire

– mouvements oculaires lents à l’endormissement

• Après 1955: Dement& Jouvet:

• Sommeil lent– Ondes lentes corticales– Ralentissement des rythmes cardiaque

et respiratoire– mouvements oculaires lents à

l’endormissement

• Sommeil Paradoxal– Cortex activé– Irrégularités cardiaque et

respiratoire– Atonie des muscles posturaux– Mouvements oculaires rapides

• Rapid Eye Movements REM

Veille – Sommeil chez le chat: Jouvet, 1955

Caractérisation du Sommeil

• 3 signaux:

– EEG– EOG– EMG

Caractérisation du Sommeil

EEG

HYPNOGRAMME NORMAL

22:00 23:00 0:00 1:00 2:00 3:00 4:00 5:00 6:00

Eveil

SP

S1

S2

S3

S4

Hypnogrammeet âge

enfant

Jeune adulte

agé

Evolution du sommeil avec l'âge

Développement du sommeil avec l'âge

0

100

200

300

400

500

600

700

800

900

1000

0 10 20 30 40 50 60 70

Age (ans)

Tem

ps to

tal d

e so

mm

eil (

min

)

Eveil au litStade 1SPStade 2Stade 3-4

Organisation du sommeil chez l ’adulte

• Répartition en % dutemps total de

sommeil

Stade 1 5%Stade 2 50%Stade 3 + 4 25%S. Paradoxal 20%

05

101520253035404550

Stade

1

Stade

2

Stade

3+4

SP

Structure du sommeil• Durée variable: <6H (rare), moyenne 7- 8H,

gros dormeurs (9H-9H30)

• SLP indépendant de la durée du sommeil et plus long si la veille préalable est longue (sieste)

• SP a une survenue maximale entre 6H et midi

• La latence d ’endormissement, la durée du sommeil et la quantité de SP, dépendent de l’heure du coucher par rapport au minimum thermique

Privation totale de sommeil• < 40 H : troubles limités

– irritabilité– difficulté du maintien de la vigilance– diminution efficience pour les tâches complexes– distorsion perceptive

• > 100 H : état psychotique paranoïde

• Récupération: rapide– 1ère nuit: augmentation SLP– 2ème nuit: augmentation SP

PHYSIOLOGIE du SOMMEILet de la VIGILANCE

• 1. Cycle sommeil/vigilance• 2. Développement du sommeil• 3. Architecture du sommeil• 4. Neurobiologie du cycle veille-sommeil• 5. Sommeil et fonctions physiologiques• 6. Pathologies du sommeil

Mécanismes du Sommeil Paradoxal:rôle de l ’hypocrétine

PHYSIOLOGIE du SOMMEILet de la VIGILANCE

• 1. Cycle sommeil/vigilance• 2. Développement du sommeil• 3. Architecture du sommeil• 4. Neurobiologie du cycle veille-sommeil• 5. Sommeil et fonctions physiologiques• 6. Pathologies du sommeil

Fonctions du sommeil ?• Le(s) rôle(s) fonctionnel du sommeil est

inconnu• Le sommeil est commun à toutes les

espèces animales: résultat de l’évolution des espèces pour leur survie?

• Il fait partie d’un rythme plus fondamental: cycle activité-repos (règne animal et aussi végétal)

Fonctions du sommeil ?• Théorie adaptative:

– rapport proie-prédateur dictant certains type? de sommeil

– Maintien de fonction vitale: sommeil unihémisphérique du dauphin

• Conservation de l’énergie:– Économie de 10% par rapport à l’éveil calme– Privation de sommeil augmente la prise alimentaire– Nécessaire pour réduire la dépense énergétique liée

à l’homéothermie

Fonctions du sommeil ?• Fonctions restauratrice de l’état

physiologique ou cognitif dégradé pendant la veille?

• Fonction de réorganisation synaptique?– Surtout pour le SP– Élimination des interactions indésirables dans

les réseaux neuronaux du cortex– Stimulation des synapses potentiellement

utiles

Fonctions du sommeil ?

• Sommeil Lent Profond– Récupération du

fonctionnement psychomoteur diurne normal

– Récupération physique– Prioritaire: noyau dur

pendant les 4 à 5 premières heures de S

• Sommeil Paradoxal ??– Nouveau-né : stimulations

endogènes pour mettre en place les comportements

– Apprentissage?– Mémorisation à long terme

?

Modifications respiratoirespendant le sommeil

0

20

40

60

80

100

120

140

160

Eveil

Stade

1

Stade

2

Stade

3+4

SP to

n

SP ph

as

Freq Resp %Vol courant %Sa02 %R. Pharynx u.

Modifications cardio-vasculairespendant le sommeil

0

20

40

60

80

100

120

Eveil

Stade

1

Stade

2

Stade

3+4

SP to

n

SP ph

as

Freq CardDébit card %Pres Art %Res Pér %

Activité sexuelle et sommeil(tumescence pénienne)

Sommeil et voies aériennessupérieures:Sommeil et voies aériennessupérieures:

respiration apnée obstructive

ENREGISTREMENT DU SOMMEIL AU LABORATOIRE

ENREGISTREMENTAMBULATOIREDE LA RESPIRATIONAU COUS DU SOMMEIL