Approche fonctionnelle du sommeil, explorations et classification des pathologies du sommeil D.Cugy...

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Approche fonctionnelle du sommeil, explorations et classification des pathologies du sommeil D.Cugy - 2003

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Approche fonctionnelle du sommeil, explorations et

classification des pathologies du sommeil

D.Cugy - 2003

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La vigilance peut être définie comme :

un état physiologique de l ’organismequi reçoit des stimulations et y répond(Petit Larousse)

la capacité d ’un sujet à répondre de façonadaptée à une situation inopinée.

Le sommeil est un état de vigilance

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De la cellule aux organismes supérieurs

Evolution Etat de vigilance Fonction

Métabolique

Unicellulaires

Stimulus environnemental

Cycles Repos/Activité

Multicellulaires Stimulus environnemental

Cycles Repos/Activité Signal humoral

Activité électrique

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De la cellule aux organismes supérieurs

Evolution Etat de vigilance Fonction

MétaboliqueSystèmesGanglionnaires

SystèmesOrganisés

Stimulus environnemental

Cycles Repos/Activité

Signal humoralActivité électrique

SommeilOrganisation

Synaptique

Stimulus environnemental

Cycles Repos/Activité

Signal humoralActivité électrique

Sommeil

Température

Thermorégulation

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Aspects électrophysiologiques

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Il s’agit d ’un phénomène organisé

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Le sommeil évolue avec l ’age

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Le sommeil évolue avec l’ageAspect quantitatif

24 h

12 h

18 h

6 h

semaines mois années

28 36

Naissance

3 219 4 12 20

SommeilTransitionnel

Sommeil Lent

Eveil

Sommeil Paradoxal

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Le sommeil évolue avec l’ageAspect qualitatif

16 h 30

15 h 30

15 h

14 h 30

14 h

12 h

10 h

7 h 30

1 semaine

1 mois

3 mois

6 mois

1 an

3-5 ans

10-12 ans

Adulte

18h 6h 18hminuit midi

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Il existe une reproductibilité de l ’alternance repos/activité

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L’isolement temporelinduit une

modificationde

l’organisation

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Apnées et sommeilune privation expérimentale

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Le rebond de sommeilsous traitement par PPC

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Observations physiologiques

• La chronologie et la durée du sommeil sont strictement régulées.

• Il existe des rebonds spécifiques de Sommeil Lent et de Sommeil Paradoxal après privation sélective

• Le sommeil orthodoxe et le sommeil paradoxal présentent des différences majeures concernant notamment l’électrogénèse, la thermorégulation et la physiologie cardio-respiratoire.

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ASPECTS FONCTIONNELS

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Hypothèse fonctionnelle(Feinberg 1974, Borbely 1982, Daan 1984)

• Le sommeil a pour objet de permettre la récupération de la période d ’éveil précédente et de préparer à la période à venir.

• Les données relatives au sommeil orthodoxe sont conformes à cette hypothèse alors que cela n ’est pas le cas pour celles relatives au sommeil paradoxal (Borbely 1981, Steriade 1993)

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L’apprentissage modifie le sommeil

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La privation de sommeilperturbe les apprentissages

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Modélisations

• Aspects homéostasiques

• Aspect chronobiologiques

• Aspects neuromimétiques

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Le modèle de régulation à deux processus (Borbély, Daan & al 1981)

• L ’organisation temporelle des états de veille et de sommeil résulterait de l ’interaction de deux processus– Un processus homéostasique régulant le besoin

immédiat de sommeil (Processus S)– Un processus circadien assurant la prise en

compte du « temps » environnant (Processus C)

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Le modèle de Borbely

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Le modèle à deux oscillateurs (Kronauer, Czeisler & al 1982)

L ’alternance veille sommeil est sous dépendance de l ’interaction de deux oscillateurs.

Ce modèle explique l ’état de désynchronisation interne observé chez les sujets placés en isolement temporel

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• Modèle initial de Mac Culloch et Pitts (1943): le neurone est modélisé comme un système dont la sortie est fonction de la somme pondérée de ses entrées

Approche à partir des modèles neuromimétiques

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Modèles : Réseaux de neurones

La mémoire du réseau est constituée par l’organisation des différents neurones composant le réseau et les poids synaptiques associés.

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Réseaux de Hopfield et mémoires associatives

La capacité maximale du modèle de Hopfield (P) si l’on exige qu’il n’y ait aucune erreur est de l’ordre de :

P ≤ N / 4 Ln(N)

Komlos & Paturi 1988

Dans tous les cas il existe une limite au nombre de prototypes pouvant être mémorisés et reconnus par le réseau : la mémoire est SATURABLE

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Apprentissage :Loi de Hebb

La loi de Hebb (Stent - 1973), relative à l'évolution du poids synaptique peut être exprimée de la façon suivante :

Si deux neurones partageant une synapse (pré et post) sont activés simultanément (de façon synchrone), alors le poids de cette synapse est augmenté.

Si deux neurones partageant une synapse sont activés de façon asynchrone, alors le poids de cette synapse est diminué.

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Application à la modélisationen physiologie :

Les lois de Hebb sont elles applicables chez l’homme ?

Le cablage «orthogonal » des différentes couches corticales est accessible de façon spécifique par des stimulations magnétiques et électriques. Il est alors possible « d’adresser » des aires corticales au moyen de stimulations synchronisées

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Application à la modélisation en physiologie : légitimité du modèle

Mise en évidence chez l’homme d’une potentialisation Hebbienne corticale par stimulations Magnétiques et Electriques Synchronisées.

Katja Stefan, Joseph Claßen &l al ; Brain(2000), 123, 572-584 (Rostock)Synaptic modification by correlated activity : Hebb’s postulate revisitedBi G; Poo M. Annu Rev Neurosci 2001;24;139-66

Mesurede l'excitabilité

Stimulation Magnétique

Stimulation électrique

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Le Sommeil Processus actif de traitement de l’information

Sommeil à ondes lentes et filtrage informationnel

L’approche thermodynamique des réseaux de neurones et notamment le rôle de sources de bruit dans la généralisation des capacités de traitement de l’information suggère que les phénomènes observés durant le sommeil paradoxal (PGO, variations de température) pourraient jouer le rôle de sources de bruits.

Durant le sommeil à ondes lentes, la cohérence de l’activité Delta s’accroit avec la profondeur du sommeil (1). On observe un rapport de phase entre les aires frontales et occipitales (2). L’application du 2ème principe de la loi de Hebb suggère qu’une fonction de filtrage informationnel pourrait être associée au sommeil à ondes lentes et peut être de façon plus généralisée aux activités EEG synchrones.

Sommeil paradoxalet généralisation

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Aspects Fonctionnels

• Janet (1889) - Le sommeil est nécessaire à la prise en compte de l’expérience vécue et à l’adaptation de la réponse

• Freud (1904)– le travail du rêve (condensation, déplacement,

figuration, élaboration secondaire)– le processus Psy (de la perception à la

conscience)

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Le processus

..............P S1 S2

Inconscient Préconscient

M

SouvenirPerception

Le processus

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Classification des troubles du sommeil

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Classification des Troubles du Sommeil

Jean Pierre JEUNET & al: Le Fabuleux destin d’Amélie Poulain 2001 UGC

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Classification I.C.S.D.

Dyssomnies 1.A Troubles du sommeil intrinsèque

1.B. Troubles du sommeil Extrinsèques

1.C.Troubles des rythmes circadiens

Parasomnies 2.A Troubles de l’éveil

2.B Troubles liés aux transitions veille/sommeil

2.C Parasomnies associées au sommeil paradoxal

2.D Autres parasomnies

Troubles du sommeil associés à des pathologies médicales ou psychiatriques

3.A Associés à des troubles mentaux

3.B Associés à des troubles neurologiques

3.C Associés à d’autres pathologies médicales

Troubles du sommeil spécifiques

Courts dormeurs, longs dormeurs,myoclonies nocturnes, hperhydrose du sommeil, troubles du sommeil menstruels, troubles du sommeil liés à la grossesse, ….

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DyssomniesIntrinsèque Insomnie psychophysiologique, Mauvaise perception du

sommeil, Insomnie idiopathique, Narcolepsie, Hypersomnie récurrente, Hypersomnie idiopathique, Hypersomnie post traumatique, Syndrome d’apnées obstructif du sommeil, Syndrome d’apnées centrales, Syndrome d’hypoventilation alvéolaire, Syndrome des mouvements périodiques, Syndrome des jambes sans repos

Extrinsèque Mauvaise hygiène de sommeil, Troubles du sommeil liés à l’environnement, Insomnie d’altitude, Troubles du sommeil liés à l’adaptation, Syndrome d’insuffisance de sommeil, Temps de sommeil réduit,,Troubles de l’endormissement, Insomnie par allergie alimentaire, Syndrome alimentaires nocturnes, Troubles du sommeil secondaires à une dépendance aux hypnotiques, Troubles secondaires à un usage de stimulants, à une consommation d’alcool, toxiques

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Dyssomnies (suite)Troubles du rythme circadien

(désynchronoses)

Syndrome de changement de méridien (Jet Lag), Troubles du sommeil liés au travail posté, Irrégularité des cycles veille/sommeil, Syndrome de retard de phase, syndrome d’avance de phase, Syndrome hypernycthéméral

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ParasomniesTrouble de l’éveil Eveils confus, Somnambulisme, Terreurs nocturnes

Troubles des transition veille/sommeil

Rythmies du sommeil, Secousses hypnagogiques, Somniloquie, Crampes nocturnes,

Habituellement associées au sommeil paradoxal

Cauchemars, Paralysies du sommeil, Impuissance, Erection douloureuse du sommeil, Troubles de la conduction atriale liés au sommeil

Autres Bruxisme, Enurésie, Déglutition nocturnes, Dystonie paroxystique nocturne, Mort subite nocturne, Ronflement primaire, Apnées du sommeil de l’enfant, Syndrome d’hypoventilation alvéolaire congénital (Ondine), Mort subite de l’enfant, Myoclonies néonatales bénignes

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CONCLUSION

Le sommeil est un état fonctionnel actif de l’organisme associé à des processus complexes ayant trait aux apprentissages.

Les dysfonctions du sommeil sont associées à des troubles identifiés faisant l’objet d’une classification et de modalités de prise en charge thérapeutique.

Ces dysfonctions peuvent être la conséquence de perturbations environnementales (nuisances, alimentation, horaires de travail, etc….).