Sommeil, rythmes endocriniens et m étabolisme Karine Spiegel, PhD

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Obligation de déclaration des liens d’intérêts prévu à l’article L4113-13 du Code de la Santé Publique Dr Karine SPIEGEL Période 2009-2011 Industrie pharmaceutique, prestataire, fabriquant d’orthèses ou de ventilateurs Coordonnateur études Investigateur études Consultant Invitation à des congrès Orateur rémunéré XGSK, Danone, IPSEN, VitalAire Actionnaire

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Obligation de déclaration des liens d’intérêts prévu à l’article L4113-13 du Code de la Santé Publique Dr Karine SPIEGEL. Sommeil, rythmes endocriniens et m étabolisme Karine Spiegel, PhD Centre de Recherche en Neurosciences de Lyon INSERM U1028 - UMR 5292 - PowerPoint PPT Presentation

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Obligation de déclaration des liens d’intérêts prévu à l’article L4113-13 du Code de la Santé PubliqueDr Karine SPIEGEL

Période 2009-2011 Industrie pharmaceutique, prestataire, fabriquant d’orthèses ou de ventilateurs

Coordonnateur études

Investigateur études

Consultant

Invitation à des congrès

Orateur rémunéré XGSK, Danone, IPSEN, VitalAire

Actionnaire

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Sommeil, rythmes endocriniens et métabolisme

 

Karine Spiegel, PhD

Centre de Recherche en Neurosciences de LyonINSERM U1028 - UMR 5292

Physiologie intégrée du système d'éveil

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Objectifs 

Apprendre que toutes les sécrétions hormonales sont modulés à la fois par le sommeil et par une composante circadienne.

Savoir décrire les principales caractéristiques des profils de 24h des hormones.

Comprendre les conséquences endocriniennes et métaboliques d’un comportement de restriction volontaire de sommeil.

Comprendre l’impact de la qualité du sommeil, indépendamment de sa durée, sur les sécrétions endocriniennes et sur le métabolisme glucidique.

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SOMMEIL, RYTHMES ENDOCRINIENS ET METABOLISME

PARTIE IInteractions sommeil et rythmicité circadienne

PARTIE IISommeil de durée courte

PARTIE IIISommeil de mauvaise qualité

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SOMMEIL, RYTHMES ENDOCRINIENS ET METABOLISME

PARTIE IInteractions sommeil et rythmicité circadienne

PARTIE IISommeil de durée courte

PARTIE IIISommeil de mauvaise qualité

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Modified from Van Cauter and Copinschi, Endocrinology, 2006

Sleep-wake state and circadian rhythmicity on hormonal secretion

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0

5

10

15

20

10 14 18 22 02 06 10

0

50

100

150

200

Cortisol(ng/ml)

TSH(µU/ml)

GH(µg/L)

1

2

3

4

5

HEURE

PROFILS NYCTHEMERAUX (24H) DES HORMONES

Interaction entre l’horloge circadienne et l’homéostasie veille-sommeil

Pulse de sécrétion, rhythmicité ultradienne

Modulés par des facteurs exogènes :- cycle lumière / obscurité- prise alimentaire- changements de posture- niveaux d’activité physique

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Protocol “12-hour shift”

pour différencier les effets de la rythmicité circadienne et de l’homéostasie veille-sommeil sur les profils

nycthéméraux des hormones

18 22 02 06 10 14 18 22 02 06 10 14 18 22

HEURES

Sommeilnocturne

Sommeildiurne de

récupération

Nuit de privation de

sommeil

Perfusion constante de glucose

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HORMONE ESSENTIELLEMENT CONTROLEE PAR LA RYTHMICITE CRCADIENNE:

CORTISOL

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NOCTURNAL SLEEP

NOCTURNAL SLEEP DEPRIVATION

DAYTIMESLEEP

CORTISOL(µg/dL)

0

20

18 22 02 06 10 14 18 22 02 06 10 14 18 22

CLOCK TIME

from Van Cauter & Spiegel, in Neurobiology of sleep and circadian rhythms, 1999

Hormone primarily controlled by the circadian clock

CORTISOL

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L’ HOMEOSTASIE VEILLE-SOMMEIL MODULE LA SECRETION DE CORTISOL

L’endormissement est associé à une inhibition transitoire de la sécrétion de cortisol

0

25

50

75

100

Taux de cortisol plasmatique

(% des taux avant endormissement)

Avantendormissement

Aprèsendormissement

Caufriez et al., Am J Physiol 282 (2002)

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HORMONES ESSENTIELLEMENT CONTROLEE PAR

L’HOMEOSTASIE VEILLE-SOMMEL:

HORMONE DE CROISSANCE (GH)

PROLACTINE

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ARCHITECTURE DU SOMMEIL:HYPNOGRAMME

Eveil

SP ou REM

NREM 1

NREM 2

NREM 3

1er cycle

2ème cycle

4èmecycle

3ème cycle

5èmecycle

EEG

Page 15: Sommeil, rythmes endocriniens et m étabolisme Karine Spiegel, PhD

ARCHITECTURE DU SOMMEIL:HYPNOGRAMME

Eveil

SP ou REM

NREM 1

NREM 2

NREM 3

1er cycle

2ème cycle

4èmecycle

3ème cycle

5èmecycle

EEG

NREM 3 = Sommeil Lent Profond (SLP)

Ondes lentes delta

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0

200

400

600

WAKE

1

2

34

REM

Slow-waveactivity

(µV2)

Sleep stages

CLOCK TIME

23 1 3 5 7

Page 17: Sommeil, rythmes endocriniens et m étabolisme Karine Spiegel, PhD

GROWTH HORMONE

0

10

20

30

18 22 02 06 10 14 18 22 02 06 10 14 18 22

CLOCK TIME

NOCTURNAL SLEEP

NOCTURNAL SLEEP DEPRIVATION

DAYTIMESLEEP

µg/L

Hormone primarily controlled by the sleep-wake homeostasis

from Van Cauter & Spiegel, in Neurobiology of sleep and circadian rhythms, 1999

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0510 15 20 25

0

200

400

600

W1234

REM

0

2

4

6

8

9 11 13 15 17 19 21 23 1 3 5 7 9CLOCK TIME

PLASMA GROWTH HORMONE

(µg/L)

GROWTH HORMONE SECRETORY RATE

(µg/min)

SLOW WAVE ACTIVITY

(µV2)

SLEEP STAGES

Unpublished individual data

Slow wave sleep and growth hormone

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AMOUNT OF DELTA (%)

0

25

50

75

100

0 25 50 75 100

Data from Gronfier et al., Sleep 19 (1996)

AMOUNT OF GH

SECRETED(%)

QUANTITATIVE CORRELATION BETWEEN THE AMOUNT OF GH SECRETED AND THE AMOUNT OF SWA

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Growth hormone and slow wave sleep

25 ± 0.8 years23 ± 0.5 kg/m2

25 ± 1 years23 ± 0.5 kg/m2

0

100

200

300

400

10

20

30

n = 15

High SWS

SWS(% of sleep

period)

Nocturnalsecretionof GrowthHormone

(µg)

n = 15

0

Low SWS

Modified from Van Cauter et al., JAMA, 2000

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EVIDENCE FOR A CIRCADIAN MODULATION OF GH SECRETION BY REPEATED INJECTIONS OF GHRH

from Jaffe et al. J. Clin. Endocrinol. Metab. 1995; 80:3321-3326

Page 22: Sommeil, rythmes endocriniens et m étabolisme Karine Spiegel, PhD

PROFILS NYCTHEMERAUX DE PROLACTINE

Spiegel et al. Sleep 1994

n = 10 hommes jeunes en bonne santé

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Spiegel et al. Sleep 1994

PROFILS NYCTHEMERAUX INDIVIDUELS DES CONCENTRATIONS PLASMATIQUES ET DE LA VITESSE DE SECRETION DE PROLACTINE

plasma PRL

PRL Secretory Rates

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PROLACTINE ET ARCHITECTURE DU SOMMEIL

Spiegel et al. Sleep 1994 plasma PRL PRL Secretory Rates

Page 25: Sommeil, rythmes endocriniens et m étabolisme Karine Spiegel, PhD

PROFILS NOCTURNES DE PROLACTINE ET ACTIVITE DES ONDES DELTA

3 MEILLEURES CORRELATIONS 3 PLUS MAUVAISES CORRELATIONS

PRL Secretory Rates Delta Wave Activity Spiegel et al. Sleep 1995

n=10

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HORMONE CONTROLEE PAR LA RYTHMICITE

CIRCADIENNE ET L’HOMEOSTASIE VEILLE

SOMMEIL :

TSH

Page 27: Sommeil, rythmes endocriniens et m étabolisme Karine Spiegel, PhD

from Van Cauter & Spiegel, in Neurobiology of sleep and circadian rhythms, 1999

18 22 02 06 10 14 18 22 02 06 10 14 18 22

CLOCK TIME

1

4

(µU/ml)

NOCTURNAL SLEEP

NOCTURNAL SLEEP DEPRIVATION

DAYTIMESLEEP

Hormone controlled by the circadian clock and sleep-wake homeostasis in a more balanced manner

TSH

Page 28: Sommeil, rythmes endocriniens et m étabolisme Karine Spiegel, PhD

TEMPORAL RELATIONSHIP BETWEEN SLEEP STAGES

AND TSH LEVELS

Goichot B. et al, J. Sleep Research

C L O C K T IM E2-2-1012 301234567D E LT A R E L A T IV E P O W E RP L A S M A T S HZ -S C O R E

The inhibitory influence of sleep is primarily exerted by

slow wave sleep.

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Sommeil et régulation du métabolisme glucidique

Des mécanismes spécifiques au sommeil interviennent pour maintenir des niveaux de glucose stable

Chez l’homme, le sommeil est généralement consolidé en une période de 7-9h et est donc associé à un jeûne prolongé

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• Des taux sanguins élevés de glucose sont toxiques.

REGULATION DU GLUCOSE & DIABETE

• Les taux sanguins de glucose augmentent après des repas riches en glucides. Le foie est capable de produire du glucose indépendamment de la prise alimentaire.

• L’insuline est une hormone secrétée par les cellules ß du pancréas; dans le diabète de type 1, les cellules ß sont détruites; dans le diabète de type 2, les cellules ß ne sécrètent pas assez d’insuline.

• Pour utiliser le glucose comme carburant et donc diminuer les taux sanguins de glucose, la plupart des tissus périphériques (ex: muscle, tissu adipeux) ont besoin d’insuline.

Page 31: Sommeil, rythmes endocriniens et m étabolisme Karine Spiegel, PhD

Heures

110

130

150

0

200

400

600

21 23 1 3 5 7 9 11 13 15 17 19 21

GLUCOSE (mg/dl)

INSULINE (pmol/l)

Profils de 24 heures de glucose et d’insuline

90

Page 32: Sommeil, rythmes endocriniens et m étabolisme Karine Spiegel, PhD

NOCTURNAL SLEEP

NOCTURNAL SLEEP DEPRIVATION

DAYTIMERECOVERY SLEEP

Continuous glucose infusion at a constant rate

GLUCOSE(mg/dL)

from Spiegel, Leproult, & Van Cauter. In: Kushida Clete A (ed): SLEEP DEPRIVATION Volume 1. Marcel Dekker. 2005.

CLOCK TIME

10

15

20

25

18 22 02 06 10 14 18 22 02 06 10 14 18 22

80

100

120

140

INSULIN(µU/mL)

12-h shift protocol : glucose and insulin profiles

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CONCLUSIONPARTIE I

Le sommeil et la rythmicité circadienne modulent les

sécrétions hormonales et le métabolisme glucidique

QUESTIONS ?

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SOMMEIL, RYTHMES ENDOCRINIENS ET METABOLISME

PARTIE IInteractions sommeil et rythmicité circadienne

PARTIE IISommeil de durée courte

PARTIE IIISommeil de mauvaise qualité

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La restriction volontaire de sommeil est un comportement de plus en plus courant dans

nos sociétés modernes

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La durée du sommeil des adultes a diminué d’envion

1h30 au cours de 40 dernières années.

1 Kripke DF et al. Arch Gen Psychiatry. 1979; 36(1).2 National Sleep Foundation. "Sleep in America" Poll. 2000, 2001 and 2002.

5

6

7

8

9

1950 1960 1970 1980 1990 2000 2010

USA

Page 37: Sommeil, rythmes endocriniens et m étabolisme Karine Spiegel, PhD

SOURCES: Unpublished data, National Health Interview Survey, 2004. MMWR, 2005, 54(37);933

USA

Pourcentage d’adultes dormant 6h ou moins par nuit en 1985 et en 2004

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Durée du sommeil des 18-55 ans : 6H58 en semaine

Dorment 6 H ou moins : 33%

Dorment 7 ou 8 H : 63%

Dorment 9 H ou + : 4%

FRANCE

Page 39: Sommeil, rythmes endocriniens et m étabolisme Karine Spiegel, PhD

Sleep is the forgotten country. It plays out in the home, in the pediatrician's office, and in school. Mary A. Carskadon

USA: durée de sommeil durée de sommeil recommandée obtenue

3-11 mois 14-15 h 12.7 h

1-3 ans 12-14 h 11.7 h

3-5 ans 11-13 h 10.4 h

5-11 ans 10-11 h 9.5 h

11 à 17 ans 8.5-9.25 h 50%: <8h2004 & 2006 Sleep in America polls

LE SOMMEIL CHEZ LES ENFANTS

Page 40: Sommeil, rythmes endocriniens et m étabolisme Karine Spiegel, PhD

USADUREE DU SOMMEIL DES ADOLESCENTS EN 2004

Recommended sleep duration

Page 41: Sommeil, rythmes endocriniens et m étabolisme Karine Spiegel, PhD

Sleep is the forgotten country. It plays out in the home, in the pediatrician's office, and in school. Mary A. Carskadon

USA: durée de sommeil durée de sommeil recommandée obtenue

3-11 mois 14-15 h 12.7 h

1-3 ans 12-14 h 11.7 h

3-5 ans 11-13 h 10.4 h

5-11 ans 10-11 h 9.5 h

11 à 17 ans 8.5-9.25 h 50%: <8h2004 & 2006 Sleep in America polls

LE SOMMEIL CHEZ LES ENFANTS

En France, un manque chronique de sommeil affecte

Mantz et al. 1991, 1995, 2000. & Patois et al. 1993

2/3 des 3-5 ans3/4 des 5-17 ans

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78% des adolescents ont une dette de sommeil en semaine qu’ils tentent de récupérer le WE

2004

FRANCE : ADOLESCENTS (15-19 ans)

BESOIN DE SOMMEIL ESTIME : 9h02min

VEILLE D’UN JOUR DE REPOS

17

17

16

29

21

< 8 H

8 H

9 H

10 H

≥ 11 H

9h10mn

10 H ou plus:50 %

14

26

38

22

< 7H

7 H

8 H

≥ 9 H

VEILLE D’UN JOUR DE SEMAINE

8 H ou moins :

78%

7h45mn

DUREE DU SOMMEIL OBTENUE

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PARTIE II Sommeil de durée courte

AConséquences sur les hormones hypothalamo

hypophysaires (Cortisol, GH, TSH)

BConséquences métaboliques

1. risque de diabète2. risque d’obésité

Page 44: Sommeil, rythmes endocriniens et m étabolisme Karine Spiegel, PhD

CORTISOL(µg/dL)

NOCTURNAL SLEEP

NOCTURNAL SLEEP DEPRIVATION

DAYTIMESLEEP

GROWTHHORMONE

(µg/L)

0

20

18 22 02 06 10 14 18 22 02 06 10 14 18 22

0

20

CLOCK TIME

from Van Cauter & Spiegel, in Neurobiology of sleep and circadian rhythms, 1999

Page 45: Sommeil, rythmes endocriniens et m étabolisme Karine Spiegel, PhD

IVGTT

IVGTT

R R R

R RR

13 17 21 01 05 09

HEURES

09

RESTRICTIONDE SOMMEIL

4h au lit

EXTENSIONDE SOMMEIL

12h au lit

R 1 R 2 R 3 R 4 R 5 R 6E 1E 2E 3E 4E 5E 6E 7

R R R

DAY

B 3

CONDITIONSBASALES8h au lit

DAY

B 1 B 2

R R R

RR

R R

PROTOCOLE - 6 nuits de restriction de sommeil - :

11 hommes en bonne santé(âge : 22 ±1 ans; IMC : 23.4 ± 0.5 kg/m2)

Page 46: Sommeil, rythmes endocriniens et m étabolisme Karine Spiegel, PhD

200

REM SLEEP

DAY OF THE STUDY

SLOW WAVE SLEEP

0

1 3

WAKE

MIN

UT

ES

40

80

120

160

1 3 1 3

4H NIGHT

5 7 9

4H NIGHT 4H NIGHT

5 7 9 5 7 9

12H NIGHT

11 13 15

12H NIGHT 12H NIGHT

11 13 15 11 13 15

SLEEP AMOUNTS

Page 47: Sommeil, rythmes endocriniens et m étabolisme Karine Spiegel, PhD

Onset of the quiescent period 19:26 ± 47min 17:01 ± 43min p<0.05

24-H CORTISOL PROFILES

0

50

100

150

9 13 17 21 1 5 9

CLOCK TIME

CO

RT

ISO

L

(ng

/ml)

AFTER 6 NIGHTS OF4 HOURS IN BED3h49' OF SLEEP

Duration of the quiescent period (min) 537 ± 44 634 ± 24 p<0.05

16-21 cortisol levels (ng/ml) 62 ± 3 47 ± 3 p<0.005

9 13 17 21 1 5 9

CLOCK TIME

AFTER 6 NIGHTS OF12 HOURS IN BED 9H03' OF SLEEP

Spiegel et al., Lancet, 354 (1999)

Page 48: Sommeil, rythmes endocriniens et m étabolisme Karine Spiegel, PhD

9 13 17 21 1 5 9

CLOCK TIME

9 13 17 21 1 5 9CLOCK TIME

0GH

SE

CR

ET

OR

Y R

AT

E(µ

g/m

in)

2

4

24-H GROWTH HORMONE SECRETORY RATE PROFILE

Amount secreted during the 24 hrs (µg) 915 ± 115 789 ± 94 p < 0.08Duration of elevated concentrations 4h 12’ ± 25’ 3h 25’ ± 33’ p < 0.001

Spiegel et al., Am J Physiol Regulatory Integrative Comp Physiol, 2000

4 HOURS IN BED3h49' OF SLEEP

12 HOURS IN BED 9H03' OF SLEEP

Page 49: Sommeil, rythmes endocriniens et m étabolisme Karine Spiegel, PhD

Spiegel et al., Lancet, 1999

8

9

10

9 13 17 21 1 5 99 13 17 21 1 5 9CLOCK TIME CLOCK TIME

0.5

1.3

2.1F

T I

g/d

l)4

TS

H (

µU

/ml)

24-hour mean:

TSH level (µU/ml)Free Thyroxin Index (µg/dl)

p<0.01p<0.01

p level

0.95 ± 0.10 9.1 ± 0.3

1.43 ± 0.18 8.5 ± 0.3

24-HOUR FREE THYROXIN INDEX PROFILE

24-HOUR TSH PROFILE

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• Biphasic secretion of growth hormone around sleep onset;

• Obliterated circadian rhythm of TSH + reduced 24-h TSH levels, and elevated 24-h thyroid hormone levels;

• Failure to suppress cortisol levels at night.

24-H PROFILES OF HYPOTHALAMO-PITUITARY HORMONES AFTER ONE WEEK OF SLEEP RESTRICTION

These results suggest that the decrease in sleep quality and quantity during aging could be partly responsible for the age-related endocrine alterations.

Alterations that are similar to those of older subjects.

Page 51: Sommeil, rythmes endocriniens et m étabolisme Karine Spiegel, PhD

(4-H BEDTIMES) (12-H BEDTIMES)

0

150 CORTISOL

(ng/ml)

0.5

2.1 TSH

(µU/ml)

CLOCK TIME

9 13 17 21 1 5 99 13 17 21 1 5 9

GH(µg/L)

0

18

AGING(8-H BEDTIMES)

9 13 17 21 1 5 9

QUESTIONS ?

Page 52: Sommeil, rythmes endocriniens et m étabolisme Karine Spiegel, PhD

PARTIE II Sommeil de durée courte

AConséquences sur les hormones hypothalamo

hypophysaires (Cortisol, GH, TSH)

BConséquences métaboliques

1. risque de diabète2. risque d’obésité

Page 53: Sommeil, rythmes endocriniens et m étabolisme Karine Spiegel, PhD

Obesité, diabète, syndrome X: une épidémie

Cpmportements impliqués dans ces épidémies :Activité physique & prise alimentaire & …… Sommeil?

Diabète

Obésité

Page 54: Sommeil, rythmes endocriniens et m étabolisme Karine Spiegel, PhD

50

150

250

GLUCOSE(mmol/L)

0

1000

2000

-10 10 30 50 70 90 110 130 150 170 190 210 230

TEST INTRAVEINEUX DE TOLERANCE AU GLUCOSE

t0 = injection de glucose t19 = injection d’insuline ou de tolbutamide

minutes

Tolérance au Glucose

INSULINE(mU/L)

Réponse aigüe de l’insuline

Sensibilité à l’insuline

Efficience du glucose

Page 55: Sommeil, rythmes endocriniens et m étabolisme Karine Spiegel, PhD

Sensibilité à l’insuline (SI)

Réponseaigüe

de l’insuline(AIRg)

DISPOSITION INDEX (SI * AIRg):

UN MARQUEUR DU RISQUE DE DIABETE

SI = 2.0 AIRG = 400 DI = 800

SI = 0.4 AIRG = 2000 DI = 800

Risque accrude diabète

Le DI reflète la capacité des cellules ß a sécréter plus d’insuline pour compenser différents degrés d’insulino-résistance

Page 56: Sommeil, rythmes endocriniens et m étabolisme Karine Spiegel, PhD

0

5

10

SENSIBILITEA L’INSULINE

10-5

.min

-1.p

M-1

P≤0.04

0

200

400

pM

.min

P≤0.03

REPONSEAIGUE

DE L’INSULINE

TEST INTRAVEINEUX DE TOLERANCE AU GLUCOSE

-25 0 25 50 75 100

TEMPS (min)

INSULINE(pM)

50

150

250

0

200

400

600

-25 0 25 50 75 100

TEMPS (min)

APRES 5 NUITSDE 4H AU LIT

APRES 5 NUITSDE 12 H AU LIT

GLUCOSE(mg.dl-1)

Spiegel et al., Lancet, 1999 & Morselli et al, Eur J Physiol in press

0

1

2

3

%.m

in-1

P≤0.003

TOLERANCEAU GLUCOSE

P≤0.05

0

1

2

3

%.m

in-1

EFFICIENCEDU GLUCOSE

11 hommes en bonne santé(âge : 22 ±1 ans; IMC : 23.4 ± 0.5 kg/m2)

Page 57: Sommeil, rythmes endocriniens et m étabolisme Karine Spiegel, PhD

TOLERANCE AU GLUCOSE

Kg : pente de décroissance des taux de glucose après injection

intraveineuse de glucose

SIGNIFICATIVITE CLINIQUE

Kg (% / min)

Kg (% / min)

Sujets de 18-27 ansbien reposés

2.40 ± 0.41

Sujets de 21-30 ans en bonne forme

physique (2)

2.20 - 2.90

Sujets de 18-27 ansen dette de sommeil

1.45 ± 0.31

Sujets de 61-80 ans présentant une altération de la tolérance au glucose

(1)1.30 - 2.10

(1) from Garcia et al, J Am Geriatr Soc 45: 813-7, 1997.(2) from Prigeon et al, Metabolism 44: 1259-63, 1995.

Page 58: Sommeil, rythmes endocriniens et m étabolisme Karine Spiegel, PhD

DISPOSITION INDEX :

UN MARQUEUR DU RISQUE DE DIABETE

Disposition Index :

Réponse aigüe de l’insuline (µU.ml-1.min)

X

Sensibilité à l’insuline(104.min-1.(µU/ml)-1)

0

500

1000

1500

2000

2500

3000

3500

APRES 5 NUITS DE4H AU LIT

APRES 5 NUITS DE12H AU LIT

p<0.0006

Page 59: Sommeil, rythmes endocriniens et m étabolisme Karine Spiegel, PhD

**

6 nights of 5-h bedtime

Buxton et al 2010

5 nights of 4-h bedtime

Spiegel et al 199911 men

18-27 yoBMI 23,8 ± 0,5 kg/m2

Glucose

tolerance(% change from

rested condition)

Acute insulin response to glucose

(% change fromrested condition)

Glucoseeffectiveness(% change from

rested condition)

Insulin Sensitivity

(% change fromrested condition)

Disposition Index

(% change fromrested condition)

**

*

**

*

*

*

20 men26,8 ± 5,2 yo

BMI 23,3 ± 3,1 kg/m2

*

*Morselli et al, Eur J Physiol,

in press

Page 60: Sommeil, rythmes endocriniens et m étabolisme Karine Spiegel, PhD

9 13 17 21 HEURES

9 13 17 21 HEURES

GLUCOSE(mg/dL)

HOMA(INSULINE (mU/L) *

GLUCOSE (mmol/L) / 22.5)

0

20

4080

100

120

140

APRES 6 NUITSDE 4H AU LIT

APRES 6 NUITS DE 12H AU LIT

Glucose et HOMA : réponse à des repas identiques

9772 ± 211 9205 ± 314 p<0.04

AIRE SOUS LA COURBE

Glucose (mg/dL)1954 ± 188 1399 ± 152 p<0.03 Index HOMA

Spiegel et al, J. Clin Endocrinol. Metab., 89 (2004)

Page 61: Sommeil, rythmes endocriniens et m étabolisme Karine Spiegel, PhD

Studies with Studies withpositive effect no effect

reported reported

6 2

5 h 7 h(4-5.5) (5.25-7.7 h)

6 nights 1 night-8 weeks(1-14)

7 3 93 46

(82 M, 11 F) (16 M, 30 F)

5 h 7.5 h(4-5.5) (4-7.7)

6 nights(1-14)

5 1

66(59 M, 7 F)

5 h(4-5.5)

7 nights 4 nights(2-14)

Average time in bed duration (range) 5.75 h

Average duration of sleep restriction (range)

1 night-8 weeks

BETA-CELL DYSFUNCTION# of studies

# of subjects 14 F

# of subjects

# of studies

Average time in bed duration (range)

Average duration of sleep restriction (range)

Outcome measure

# of studies

# of subjects 81 (74 M, 7 F)

DECREASED GLUCOSE TOLERANCE

INSULIN RESISTANCE

36

Average time in bed duration (range)

Average duration of sleep restriction (range)

Morselli et al, Eur J Physiol, in press

EXPERIMENTAL RESTRICTION OF SLEEP DURATION AND GLUCOSE REGULATION

Page 62: Sommeil, rythmes endocriniens et m étabolisme Karine Spiegel, PhD

SOMMEIL COURT (≤ 5-6 H / NUIT)RR = 1.28 (95% CI, 1.03-1.60; p=0.024)

DIFFICULTES D’ENDORMISSEMENTRR = 1.57 (95% CI, 1.25-1.97; p<0.0001)

Cappuccio et al. Diabetes Care, 2010

DIFFICULTES A RESTER ENDORMIRR = 1.84 (95% CI, 1.39-2.43; p<0.0001)

SOMMEIL COURT ET/OU DE MAUVAISE QUALITE ET RISQUE DE DIABETE:

META-ANALYSE

10 ETUDES EPIDEMIOLOGIQUES LONGITUDINALESSUIVI > 3 ANS

Page 63: Sommeil, rythmes endocriniens et m étabolisme Karine Spiegel, PhD

Association

Américaine

De Diabète

Page 64: Sommeil, rythmes endocriniens et m étabolisme Karine Spiegel, PhD

Mécanismes susceptibles d’être impliqués dans les altérations du métabolisme glucidique

Elevation de la balance sympatho-vagale

Diminution de l’utilisation du glucose par le cerveau

Augmentation des taux de cortisol en soirée

Durée prolongée de concentrations élevées d’hormone de croissance

Page 65: Sommeil, rythmes endocriniens et m étabolisme Karine Spiegel, PhD

1

23456

ALERT

SOMNOLENT

9 10 11 12 13 14HEURES

9 10 11 12 13 14HEURES

0.4 0.6 0.8

r R

R

BALANCE SYMPATHO-VAGALE

SCORE DE SOMNOLENCE DE STANFORD

S S

S

Spiegel et al., Lancet, 1999

MECANISMES SUSCEPTIBLES D’ETRE IMPLIQUES DANSL’ALTERATION DE LA TOLERANCE AU GLUCOSE

SSS p<0.00054.4 ± 0.4 2.1 ± 0.2 2

rRR p<0.02 0.77 ± 0.02 0.66 ± 0.041

Tonus vagal

+Tonus sympathique

-

Cellule ß

Tonus vagal

Tonus sympathique

Page 66: Sommeil, rythmes endocriniens et m étabolisme Karine Spiegel, PhD

4 Durée concentrations élevées d’hormone de croissance 4h12’ ± 25’ 3h25’ ± 33’ p < 0.001

3 Taux de cortisol de 16h-21h (ng/ml) 62 ± 3 47 ± 3 p < 0.005

VITESSE DE SECRETION DE L’HORMONE DE CROISSANCE

(µg/min)

HORMONES CONTRE-REGULATRICES

Spiegel et al., Lancet, 354 (1999) & Am J Physiol, 279 (2000)

APRES 6 NUITS DE 4H AU LIT3h49’± 5’ DE SOMMEIL

APRES 6 NUITS DE 12H AU LIT 9H03' ± 15’ DE SOMMEIL

9 13 17 21 1 5 9

HEURES

9 13 17 21 1 5 9

HEURES

0

2

4

0

50

100

150

CORTISOL(ng/ml)

Page 67: Sommeil, rythmes endocriniens et m étabolisme Karine Spiegel, PhD

4 HOURS IN BED3h48' OF SLEEP

12 HOURS IN BED8h52' OF SLEEP

0

20

40

CORTISOL(µg/dL)

9 13 17 21 1 5 9

CLOCK TIME

9 13 17 21 1 5 9

CLOCK TIME

HOMA(INSULIN (mU/L) *

GLUCOSE(mmol/L) / 22.5)

0

5

10

15

CORTISOL, HOMA AND SLEEP DURATION

Spiegel et al., J Clin Endocrinol Metab, 2004

8 HOURS IN BED6h52' OF SLEEP

9 13 17 21 1 5 9

CLOCK TIME

Dose-response relationship between sleep duration and magnitude of metabolic and endocrine alterations

Page 68: Sommeil, rythmes endocriniens et m étabolisme Karine Spiegel, PhD

PARTIE II Sommeil de durée courte

AConséquences sur les hormones hypothalamo

hypophysaires (Cortisol, GH, TSH)

BConséquences métaboliques

1. risque de diabète2. risque d’obésité

QUESTIONS ?

Page 69: Sommeil, rythmes endocriniens et m étabolisme Karine Spiegel, PhD

PARTIE II Sommeil de durée courte

AConséquences sur les hormones hypothalamo

hypophysaires (Cortisol, GH, TSH)

BConséquences métaboliques

1. risque de diabète2. risque d’obésité

Page 70: Sommeil, rythmes endocriniens et m étabolisme Karine Spiegel, PhD

Etudes épidémiologiques : lien entre un sommeil court et un IMC élevé.

ENFANTS &

ADOLESCENTS

# ETUDESRAPPORTANT

CE LIEN

#TOTAL

ETUDES

25

8

33

25

8

33

ADULTES

# ETUDESRAPPORTANT

CE LIEN

#TOTAL

ETUDES

30

6

36

34

8

42

ETUDES

TRANSVERSALES

ETUDES

LONGITUDINALES

TOUTES LES

ETUDES

ENFANTS,

ADOLESCENTS

& ADULTES

# ETUDESRAPPORTANT

CE LIEN

#TOTAL

ETUDES

55

14

69

59

16

75

Reviews : 2008 : Patel & Hu, Obesity; Van Cauter & Knutson, Eur J Endocr. 2010 : Knutson, Best Practice & Research Clinical Endocrinology & Metabolism

Additional studies : 2008 : Berkey, Gunderson, Liu, Touchette, Hitze, Ievers-Landis, Landhuis, Patel, Van den Berg , Vgontzas, Wells. 2009 : Padez, Jiang, Ozturk, Park, Bawazeer, Bayer, Shaikh. 2010 : Anic, Danielsen, Lyytikainen, Hairston, Park, Shan, St-Onge, Theorell-Haglow, Watanabe, Watson.

Page 71: Sommeil, rythmes endocriniens et m étabolisme Karine Spiegel, PhD

Etudes épidémiologiques : lien entre un sommeil court et un IMC élevé.

ENFANTS &

ADOLESCENTS

# ETUDESRAPPORTANT

CE LIEN

#TOTAL

ETUDES

25

8

33

25

8

33

ADULTES

# ETUDESRAPPORTANT

CE LIEN

#TOTAL

ETUDES

30

6

36

34

8

42

ETUDES

TRANSVERSALES

ETUDES

LONGITUDINALES

TOUTES LES

ETUDES

ENFANTS,

ADOLESCENTS

& ADULTES

# ETUDESRAPPORTANT

CE LIEN

#TOTAL

ETUDES

55

14

69

59

16

75

Reviews : 2008 : Patel & Hu, Obesity; Van Cauter & Knutson, Eur J Endocr. 2010 : Knutson, Best Practice & Research Clinical Endocrinology & Metabolism

Additional studies : 2008 : Berkey, Gunderson, Liu, Touchette, Hitze, Ievers-Landis, Landhuis, Patel, Van den Berg , Vgontzas, Wells. 2009 : Padez, Jiang, Ozturk, Park, Bawazeer, Bayer, Shaikh. 2010 : Anic, Danielsen, Lyytikainen, Hairston, Park, Shan, St-Onge, Theorell-Haglow, Watanabe, Watson.

Page 72: Sommeil, rythmes endocriniens et m étabolisme Karine Spiegel, PhD

Quelle est l’importance de la durée du sommeil sur le risque d’obésité en comparaison avec

d’autres facteurs de risque reconnus?

Page 73: Sommeil, rythmes endocriniens et m étabolisme Karine Spiegel, PhD

Facteurs de risque de surpoids/obésité:“ Quebec Family Study “

n = 537 adultes de 18 à 64 ans

3.8

1.371.64 1.86 2.01 2.03 2.2

2.88

3.81

0

1

2

3

4

Adjusted OR

High alcohol intake High lipid intake

Non-consumption of vitamins High restraint behaviour

No vigorous physical activity High hunger behaviour

Low calcium intake High disinhibition behaviour

Short sleep duration

Chaput et al. Obesity (2009)

Logistic regression analysis adjusted for age, sex, and socioeconomic status.

Les gens dormant peu (<6h vs ≥7h) ont près de 4 fois plus de chance de présenter une obésité

Page 74: Sommeil, rythmes endocriniens et m étabolisme Karine Spiegel, PhD

1.41 1.451.69

2.082.39

3.45

0

1

2

3

4

Odds ratio

Low familial income Physical inactivity

Low parental education Watching TV

Parental obesity Short sleep duration

Chaput et al. Int J Obes (2006)N = 422 enfants de 5 à 10 ans

Facteurs de risque de surpoids / obésité chez l’enfant

Les enfants dormant peu (8-10h vs ≥ 12h) ont 3.45 plus de chance de présenter une obésité

Page 75: Sommeil, rythmes endocriniens et m étabolisme Karine Spiegel, PhD

Results from Meta-Analysis : Association Between Short Sleep Duration and Obesity

Children:

OR (95% CI) = 1.89 (1.46-2.43) Cappuccio et al., Sleep 2008

Adults:

OR (95% CI) = 1.55 (1.43-1.68) Cappuccio et al., Sleep 2008

sleep duration cutoff: 10h

Sleep duration cutoff age group (yrs) 11h < 5 10h 5 to 10 9h ≥ 10

OR (95% CI) = 1.58 (1.26-1.98) Chen et al., Obesity 2008

Page 76: Sommeil, rythmes endocriniens et m étabolisme Karine Spiegel, PhD

Association durée de sommeil courte & IMC élevé : Une Meta-Analyse chez l’adulte (20-102 ans)

Cappuccio et al., Sleep 2008

durée de sommeillimite (long vs court) : 5h

Page 77: Sommeil, rythmes endocriniens et m étabolisme Karine Spiegel, PhD

Association durée de sommeil courte & IMC élevé : Résultats de Meta-Analyses chez l’enfant

Chen et al., Obesity 2008

0-18 ans

Limite (long vs court) de durée de sommeil âge (heures) (ans) 11 < 5 10 5 to 10 9 ≥ 10

Cappuccio et al., Sleep 2008

0-20 ans Limite (long vs court) durée de sommeil : 10h

Page 78: Sommeil, rythmes endocriniens et m étabolisme Karine Spiegel, PhD

Short Sleep Duration and Obesity in Children:Gender differences

Chen et al., Obesity 2008

Page 79: Sommeil, rythmes endocriniens et m étabolisme Karine Spiegel, PhD

Short Sleep Duration and Obesity in Children :Trend for a dose-response relationship

Chen et al., Obesity 2008

For each hour increase in sleep, the risk of overweight / obesity was reduced by 9%

Page 80: Sommeil, rythmes endocriniens et m étabolisme Karine Spiegel, PhD

Appétit+Appétit-

Impact de la durée du sommeil sur la régulation neuroendocrinienne de l’appétit ?

Nous avons mesuré 2 hormones clefs impliquées dans la régulation de l’appétit lors de 2 études conduites chez des hommes jeunes en bonne santé, tout en contrôlant l’activité physique et l’apport calorique.

Ghréline

Leptine

Page 81: Sommeil, rythmes endocriniens et m étabolisme Karine Spiegel, PhD

p level % change24-h leptin levels (ng/ml) 4.5 ± 0.8 3.6 ± 0.6 p=0.003 - 19 %Amplitude (ng/ml) 1.5 ± 0.3 1.1 ± 0.2 p=0.007 - 28 %

1.5

3.5

5.5

LEPTIN(ng/ml)

CLOCK TIME9 13 17 21 1 5 9

meal meal meal

24-H LEPTIN PROFILES

AFTER 6 DAYS OF12-H BEDTIMES

AFTER 6 DAYS OF4-H BEDTIMES

Spiegel et al, J. Clin Endocrinol. Metab., 89 (2004)

(9H03' OF SLEEP)

(3h49' OF SLEEP)

Page 82: Sommeil, rythmes endocriniens et m étabolisme Karine Spiegel, PhD

SIGNIFICATIVITE CLINIQUE?

• La diminution des concentrations de leptine en

restriction de sommeil est similaire à celle observée

après une restriction calorique de ± 900 Kcal par jour

pendant 3 jours 1.

1. Chin-Chance C. et al. J. Clin. Endocrinol. Metab. 85: 2685-2691,2000.

• Un manque de sommeil semble altérer la capacité

de la leptine à informer correctement le cerveau sur la

balance energétique.

Page 83: Sommeil, rythmes endocriniens et m étabolisme Karine Spiegel, PhD

4H AU LIT3h48' DE SOMMEIL

1.5

3.5

5.5

9 13 17 21 1 5 9HEURES

LEPTINE (ng/ml)

12H AU LIT8h52' DE SOMMEIL

9 13 17 21 1 5 9HEURESHEURES

9

8H AU LIT6h52' DE SOMMEIL

13 17 21 1 5 9

Spiegel et al, J. Clin Endocrinol. Metab., 89 (2004)

Moyenne des 24h (ng/ml) 3.3 ± 0.6 4.1 ± 1.1 4.3 ± 0.9 p<0.06Acrophase du rythme (ng/ml) 3.8 ± 0.8 4.4 ± 1.2 5.5 ± 1.2 p<0.01Amplitude du rythme (ng/ml) 1.0 ± 0.2 1.2 ± 0.3 1.4 ± 0.3 p<0.02

Relation dose dépendante entre la durée du sommeil et les caractéristiques du profil nycthéméral de leptine

PROFILS DE 24H DE LEPTINE

Page 84: Sommeil, rythmes endocriniens et m étabolisme Karine Spiegel, PhD
Page 85: Sommeil, rythmes endocriniens et m étabolisme Karine Spiegel, PhD
Page 86: Sommeil, rythmes endocriniens et m étabolisme Karine Spiegel, PhD

Questionnaires de faim et d’appétit q60'

Prélèvements sanguins q20'

4h 4h

10h 10h

PROTOCOLE: 2 NUITS DE RESTRICTION DE SOMMEIL

14 22 06 14 22

HEURES

06 22

JOUR 1 JOUR 2

dîner

dîner

Perfusion de glucose5g/kg/24h

12 hommes en bonne santéAge : 22 ± 2 ansIMC : 23.6 ± 2.0 kg/m2

Spiegel et al, Ann Int Med, 2004

Page 87: Sommeil, rythmes endocriniens et m étabolisme Karine Spiegel, PhD

LEPTINE (hormone anorexigène)(ng/ml)

1.5

2.0

2.5

3.0

3.5

9 11 13 15 17 19 21

HEURES

GHRELINE (hormone orexigène) (ng/ml)

2.2

2.8

3.4

APRES 2 NUITS DE10 HEURES AU LIT

Spiegel et al, Ann Int Med, 2004

APRES 2 NUITS DE4 HEURES AU LIT

18%

p<0.04

28%

p<0.04

Restriction de sommeil:leptine diminuée, ghréline augmentée

Page 88: Sommeil, rythmes endocriniens et m étabolisme Karine Spiegel, PhD

4 HOURS IN BED3h48' OF SLEEP

1.5

6.5

LEPTIN(ng/ml)

8 HOURS IN BED6h52' OF SLEEP

12 HOURS IN BED8h52' OF SLEEP

9 17 1 9CLOCK TIME

9 17 1 9CLOCK TIME

9 17 1 9CLOCK TIME

0.60

0.80

CARDIACSYMPATHOVAGAL

BALANCE(rRR)

THE AUTONOMIC NERVOUS SYSTEM : A POSSIBLE MECHANISM UNDERLYING THE DECREASE IN LEPTIN &

THE INCREASE IN GHRELIN

Spiegel et al, JCEM 2004 & BEEM 2010

Sympathetic tone Leptin- Vagal tone Ghrelin-

Vagal tone

Sympathetic tone

Page 89: Sommeil, rythmes endocriniens et m étabolisme Karine Spiegel, PhD

Restriction de sommeil:Sensation de faim et d’appétit augmentée

APPETIT(cms)

FAIM(cms)

9 11 13 15 17 19 21CLOCK TIME

3.5

5.5

7.5

22

32

42

52

Spiegel et al, Ann Int Med, 2004

APRES 2 NUITS DE4 HEURES AU LIT

24%; p<0.01

23%; p<0.01

APRES 2 NUITS DE10 HEURES AU LIT

Page 90: Sommeil, rythmes endocriniens et m étabolisme Karine Spiegel, PhD

AUGMENTATION DE LA FAIM

AUGMENTATION DU RAPPORTGHRELINE SUR LEPTINE

L’augmentation de la faim est proportionnelle à l’ampleur des modifications hormonales

-1.5

0

1.5

3

-1.5 0 1.5 3.0

rSp = 0.867, p = 0.014

Spiegel et al, Ann Int Med, 2004

Page 91: Sommeil, rythmes endocriniens et m étabolisme Karine Spiegel, PhD

SCORES D’APPETIT APRES 2 NUITS DE 4H AU LIT VS 2 NUITS DE 10H AU LIT

CATEGORIES D’ALIMENT p Différence %

ALIMENTS RICHES EN GRAISSES ET EN SUCRESSUCRERIES +33%

+45%total +33%

ALIMENTS PAUVRES EN GRAISSES ET RICHES EN GLUCIDESFECULENTS +33%FRUITS ET JUS DE FRUIT +17%LEGUMES +21%total +23%

ALIMENTS RICHES EN PROTEINESVIANDE, POISSON, OEUF +21%PRODUITS LAITIERSI +19%total +17%

APPETIT GLOBAL

0.030.020.02

0.030.070.020.01

0.110.210.12

0.01 +23%

Spiegel et al, Ann Int Med, 141 (2004)

ALIMENTS SALES

Page 92: Sommeil, rythmes endocriniens et m étabolisme Karine Spiegel, PhD

Si ces 23 à 24 % d’augmentation de faim et d’appétit se traduisent en une augmentation de prise calorique, cela correspondrait à un

excès calorique de 350 à 500 kcal par jour, ce qui pour un adulte jeune sédentaire de poids normal est susceptible d’entraîner une prise

de poids conséquente.

EXTRAPOLATION

Page 93: Sommeil, rythmes endocriniens et m étabolisme Karine Spiegel, PhD

12 Healthy men [22 ± 3 yrs; BMI 22 ± 2]

22 %, p<0.01(559 ± 617 kcal)

Page 94: Sommeil, rythmes endocriniens et m étabolisme Karine Spiegel, PhD

UNE RESTRICTION DE SOMMEIL DURANT 14 JOURS AUGMENTE LA PRISE CALORIQUE LIEES AUX SNACKS

11 sujets en bonne santé (5F/6M)Age : 39 ± 5 yrs; IMC : 26.5 ± 1.5 kg/m2

Nedeltcheva et al., Am J Clin Nut 2008

Dépense énergétique totale(kcal/day) 2390 ± 369 2526 ± 537 136 ± 437 NS

p level Différence

Temps total de sommeil(h:min)

<0.01

14 nuits de8.5h au lit

14 nuits de 5.5h au lit

7:13 ± 0:26 5:11 ± 0:07 -2:02 ± 0:25

Prise calorique liée aux snacks (kcal/day) 866 ± 365 1087 ± 541 221 ± 283 0.026

Prise calorique liée aurepas (kcal/day) 2536 ± 943 2611 ± 873 76 ± 368 NS

Page 95: Sommeil, rythmes endocriniens et m étabolisme Karine Spiegel, PhD

1Totale

Massemaigre

Massegrasse

8,5 h au lit pendant 14 nuits (durée de sommeil: 7h25 ± 10 min)

5,5 h au lit pendant 14 nuits (durée de sommeil: 5h14 ± 2 min)

PERTE DE POIDS (kg)

60%; p=0.002

55%; p=0.04

10 adultes en surpoids (3F/7H) soumis à un

régime modéré

Age : 41 ± 5 ans; IMC ± 27.4 ± 2.0 kg/m2

2010

Page 96: Sommeil, rythmes endocriniens et m étabolisme Karine Spiegel, PhD

Outcome measure Effect reported

No effect reported

# of studies 6 1

84 15(45M, 39F) (15M)

4.9h(4h-5.75h)

5 nights(1-14)

# of studies 2 1

24 11(17F, 7M) (6M, 5F)

5.6 h(5.5h - 5.75h)

9 nights 14 nights(4 - 14)

Average duration of sleep restriction(range)

# of patients

Average time in bed duration(range)

5.5h

Average duration of sleep restriction(range)

2 nights

Increased weight or adiposity

Increased caloric intake

# of subjects

Average time in bed duration(range)

4.25h

Morselli et al, Eur J Physiol, in press

EXPERIMENTAL RESTRICTION OF SLEEP DURATIONAND WEIGHT REGULATION

Page 97: Sommeil, rythmes endocriniens et m étabolisme Karine Spiegel, PhD

Orexin systemLH - PFA- DMA

LE SYSTEME OREXINERGIQUE :

ACTIVITENERVEUSE

SYMPATHIQUE

NPV NTS

PRISE ALIMENTAIREHEDONIQUE ET HOMEOSTATIQUE

Noyau arqué

NPY

RécompenseAVT/NA

SommeilAPO/GABA

Leptine Ghréline

Neuronesà orexine

HL

EVEIL

CORTEX

Systèmeascendantde l’éveil

Knutson et al, Ann. N.Y. Acad. Sci., 2008

Page 98: Sommeil, rythmes endocriniens et m étabolisme Karine Spiegel, PhD

Noyau arqué

NPY

NPV NTS

LeptineGhréline

Orexin systemLH - PFA- DMA

RécompenseAVT/NA

SommeilAPO/GABA Neurones

à orexineHL

ACTIVITENERVEUSE

SYMPATHIQUE

Systèmeascendantde l’éveil

CORTEX

PRISEALIMENTAIRE

PRIVATION DE SOMMEIL

?

Knutson et al, Ann. N.Y. Acad. Sci., 2008

Page 99: Sommeil, rythmes endocriniens et m étabolisme Karine Spiegel, PhD

Obésité et Sommeil aux Etats-Unis

Flegal et al. 1998 & 2002

5

6

7

8

9

1950 1960 1970 1980 1990 2000 20100%

5%

10%

15%

20%

25%

DUREEDU

SOMMEIL(HEURES)

PREVALENCEDE

L’OBESITE

Kripke DF, 1979.The Gallup Study of Sleeping Habits, 1979.Breslau, N. et al., 1997.Sleep in America Poll, 1995, 2001, 2002, 2005.

Van Cauter et al. Sleep Medicine 9 suppl.1 (2008)

Page 100: Sommeil, rythmes endocriniens et m étabolisme Karine Spiegel, PhD

CONCLUSIONPARTIE II

Sommeil de durée courte

AConséquences sur les hormones hypothalamo

hypophysaires (Cortisol, GH, TSH)

BConséquences métaboliques

1. risque de diabète2. risque d’obésité

QUESTIONS ?

Page 101: Sommeil, rythmes endocriniens et m étabolisme Karine Spiegel, PhD

SOMMEIL, RYTHMES ENDOCRINIENS ET METABOLISME

PARTIE ISommeil et rythmicité circadienne

PARTIE IISommeil de durée courte

PARTIE IIISommeil de mauvaise qualité

Peu de sommeil lent profond

Page 102: Sommeil, rythmes endocriniens et m étabolisme Karine Spiegel, PhD

PEU DE SOMMEIL LENT PROFOND EST COMMUN

Vieillissement

Page 103: Sommeil, rythmes endocriniens et m étabolisme Karine Spiegel, PhD

Wake

Stage 1Stage 2Stage 3

Stage 4

REM

23 01 03 05 07

Time

23 01 03 05 07

Time

23 01 03 05 07

Time

54 yr old 67 yr old20 yr old

Nocturnal sleep

Page 104: Sommeil, rythmes endocriniens et m étabolisme Karine Spiegel, PhD

23 1 3 5 70

400

800

0

400

800

HEURES23 1 3 5 7

HEURES

Nuit 1

ACTIVITE DES ONDES DELTA CHEZ DES SUJETS JEUNES(µV2)

400

800 Nuit 2

L’ACTIVITE DES ONDES DELTA EST HAUTEMENT REPRODUCTIBLE

0

25 ans, M

21 ans, M

20 ans, M

0

100

200

0

100

200

0

100

200

23 1 3 5 7

HEURES

23 1 3 5 7

HEURES

Nuit 1 Nuit 260 ans, F

73 ans, F

67 ans, M

ACTIVITE DES ONDES DELTA CHEZ DES SUJETS AGES(µV2)

Page 105: Sommeil, rythmes endocriniens et m étabolisme Karine Spiegel, PhD

PLASMA GROWTH HORMONE (ng/ml)

17 - 24 years 70 - 83 years

0

4

8

12

Van Cauter et al. JAMA 2000; 284: 861-868

Page 106: Sommeil, rythmes endocriniens et m étabolisme Karine Spiegel, PhD

AGE (years)

AMOUNT OF GH SECRETED DURING SLEEP (µg)

0

100

200

300

400

16-25

26-35

36-50

51-60

61-70

71-83

STAGES 3+4% OF SLEEP PERIOD

10

20

16-25

26-35

36-50

51-60

61-70

71-83

0

AGE (years)

Changes per decade:EA -> ML: - 221 µgML -> LL: - 16 µg

Van Cauter et al. JAMA 2000; 284: 861-868

Page 107: Sommeil, rythmes endocriniens et m étabolisme Karine Spiegel, PhD

EFFETS DE L’AGE SUR LE SOMMEIL ET LES PROFILS DE GH

Le sommeil lent profond et la quantité d’hormone de croissance sécrétée au cours de la nuit diminuent de façon exponentielle au cours de la vie.

Certaines altérations hormonales rencontrées lors du vieillissement pourraient être la conséquence d’altérations de l’architecture du sommeil.

Des stratégies visant à prévenir ou corriger les altérations du sommeil liées à l’âge chez des adultes d’âge moyen ou âgés sont susceptibles d’avoir des effets bénéfiques sur les sécrétions hormonales.

Page 108: Sommeil, rythmes endocriniens et m étabolisme Karine Spiegel, PhD

PEU DE SOMMEIL LENT PROFOND EST COMMUN

Vieillissement

Syndrome d’apnées du sommeil (défini par le nombre d’apnées ou d’hypopnées par h de sommeil (IAH) > 5)

- IAH > 5 : 17% de la population adulte (Young et al, 2005)

- IAH > 5 + somnolence excessive :2 à 7 % de la population adulte (Punjabi et al., 2008)

Page 109: Sommeil, rythmes endocriniens et m étabolisme Karine Spiegel, PhD

PROFILS NOCTURNES D’HORMONE DE CROISSANCE ET SYNDROME D’APNEES DU SOMMEIL

AVANT TRAITEMENT

Saini et al. Horm Metab Res 1993

APRES TRAITEMENT

Page 110: Sommeil, rythmes endocriniens et m étabolisme Karine Spiegel, PhD

Privation de sommeil lent profond + sommeil fragmenté et risque de diabète

Page 111: Sommeil, rythmes endocriniens et m étabolisme Karine Spiegel, PhD

PROTOCOLE EXPERIMENTAL PROTOCOLE EXPERIMENTAL

CONDITIONSBASALES

SUPPRESSIONDE SOMMEIL LENT PROFOND

IVGTT

IVGTT

IVGTT: Test Intraveineux de Tolérance au Glucose

Sommeil non perturbé

14 16 18 20 22 24 02 04 06 08 10 12 14

HEURE

Sommeil fragmenté

14 16 18 20 22 24 02 04 06 08 10 12

HEURE

14

Sujets : hommes (n=5) et femmes (n=4) en bonne santé; âge : 24 ±1ans; IMC : 21 ± 1 kg/m2 Tasali et al., PNAS 2008

Page 112: Sommeil, rythmes endocriniens et m étabolisme Karine Spiegel, PhD

0

120

240

360

Baseline N1 N2 N3

* * *

NREM 2(min)

200

300

400

500

Baseline N1 N2 N3

Tempstotal desommeil

(min)

0

15

30

45

Baseline N1 N2 N3

Indexde

microéveil

(par h de sommeil)

NREM 3ou SLP(min) 0

Baseline N1 N2 N3

* * *30

60

90

RRéésultats: Sommeil sultats: Sommeil

Eveil(min)

0

30

60

90

120

Baseline N1 N2 N3

0

120

Baseline N1 N2 N3

40

80SommeilREM(min)

Page 113: Sommeil, rythmes endocriniens et m étabolisme Karine Spiegel, PhD

Baseline

0

1,000

2,000

3,000

4,000

De

lta

v2 )

0

1,000

2,000

3,000

4,000

De

lta

v2)

De

lta

v2)

0

1,000

2,000

3,000

4,000

De

lta

v2)

0

1,000

2,000

3,000

4,000

NREM REM NREM REM NREM REM NREM REM

Cycle 1 Cycle 2 Cycle 3 Cycle 4

Night 1

Night 2

Night 3

Tasali et al.,PNAS 2008

Page 114: Sommeil, rythmes endocriniens et m étabolisme Karine Spiegel, PhD

0

2

4

6

8

10

*

Baseline Après 3 nuits desuppression de SLP

SensibilitSensibilité à l’insulineé à l’insuline(mU/l(mU/l-1-1. min. min-1-1))

0

100

200

300

400

Baseline Après 3 nuits desuppression de SLP

RRéponse aigüe de l’insulineéponse aigüe de l’insuline(mU/l(mU/l-1-1. min). min)

RRéésultats:sultats: MMétabolisme étabolisme glucidique (IVGTT)glucidique (IVGTT)

Tasali et al., PNAS 2008

25%

Page 115: Sommeil, rythmes endocriniens et m étabolisme Karine Spiegel, PhD

0

2

4

6

8

10

*

0

100

200

300

400

0

1

2

Baseline Après 3 nuits desuppression de SLP

*

0

700

1,400

2,100

2,800

Baseline Après 3 nuits desuppression de SLP

*

DispositionDisposition IndexIndex

SensibilitSensibilité à l’insulineé à l’insuline(mU/l(mU/l-1-1. min. min-1-1))

TolToléérance au glucose rance au glucose (%. min (%. min-1-1))

RRéponse aigüe de l’insulineéponse aigüe de l’insuline (mU/l(mU/l-1-1. min). min)

RRéésultats:sultats: MMétabolisme étabolisme glucidique (IVGTT)glucidique (IVGTT)

Tasali et al., PNAS 2008

25%

20% 23%

Page 116: Sommeil, rythmes endocriniens et m étabolisme Karine Spiegel, PhD

Markers of cardiac sympathovagal balance

Tasali et al., PNAS 2008

HFn (%)vagal activity

LFn (%) sympathetic activity

LF / HFsympathovagal balance

15% 11% 14%

Page 117: Sommeil, rythmes endocriniens et m étabolisme Karine Spiegel, PhD

Profils nycthéméraux de cortisol

0

5

10

15

20

9:00 12:00 15:00 18:00 21:00 0:00 3:00 6:00 9:00

Heures

Cortisol(µg/dL)

Suppression de SLP

Baseline

Page 118: Sommeil, rythmes endocriniens et m étabolisme Karine Spiegel, PhD

Glucose tolerance(% change from rested condition)

Acute insulin response to glucose(% change from rested condition)

Glucose effectiveness(% change from rested condition)

Insulin sensitivity(% change from rested condition)

Disposition Index(% change from rested condition)

3 nights of SWS suppression

Tasali PNAS 2008

2 nights of randomsleep fragmentation

Stamatakis Chest 20105 men, 4 women

20-31 yoBMI 19-24 kg/m2

9 men, 2 women18-29 yo

BMI 24,3 ± 0,9 kg/m2

NA

** **

*

*

Morselli et al, Eur J Physiol,

in press p<0.01, p<0.05; † p<0.10** *

Page 119: Sommeil, rythmes endocriniens et m étabolisme Karine Spiegel, PhD

Un sommeil de mauvaise qualité (léger et fragmenté) altère la régulation du métabolisme

glucidique.

SOMMEIL DE MAUVAISE QUALITE ET RISQUE DE DIABETE

Une faible quantité de sommeil lent profond, telle que rencontrée au cours du vieillissement et dans le syndrome d’apnées du sommeil, est susceptible

d’augmenter le risque de diabète.

Page 120: Sommeil, rythmes endocriniens et m étabolisme Karine Spiegel, PhD

SOMMEIL COURT (≤ 5-6 H / NUIT)RR = 1.28 (95% CI, 1.03-1.60; p=0.024)

DIFFICULTES D’ENDORMISSEMENTRR = 1.57 (95% CI, 1.25-1.97; p<0.0001)

Cappuccio et al. Diabetes Care, 2010

DIFFICULTES A RESTER ENDORMIRR = 1.84 (95% CI, 1.39-2.43; p<0.0001)

SOMMEIL COURT ET/OU DE MAUVAISE QUALITE ET RISQUE DE DIABETE:

META-ANALYSE

10 ETUDES EPIDEMIOLOGIQUES LONGITUDINALESSUIVI > 3 ANS

Page 121: Sommeil, rythmes endocriniens et m étabolisme Karine Spiegel, PhD

PARTIE IIISommeil de mauvaise qualité

QUESTIONS?

Page 122: Sommeil, rythmes endocriniens et m étabolisme Karine Spiegel, PhD

[email protected] de Neurosciences de Lyon

INSERM U1028 - UMR 5292 Université Claude Bernard de Lyon

Recherche financée par des crédits INSERM, UCBL, Rhône Alpes, DHOS, NIH des USA, et FRSM de Belgique

Sleep and Neuroendocrinology LabClinical Research Staff University of Chicago

REMERCIEMENTS