VIGILANCE et SOMMEIL I – Les états de veille et de sommeil 1°) lélectroencéphalogramme (EEG)...

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VIGILANCE et SOMMEIL – Les états de veille et de sommeil 1°) l’électroencéphalogramme (EEG) 2°) Les divers niveaux de vigilance 3°) Le sommeil à ondes lentes (critères EEG et signes concomitant) 4°) Le sommeil à ondes rapides 5°) Aspects phénoménologiques chez l’animal et l’Humain 6°) Ontogenèse et phylogenèse des états de vigilance et de sommeil II – Signification du sommeil 1°) Effets de la privation 2°) Origine des besoins 3°) Les fonctions du sommeil paradoxal – Localisation des structures nerveuses responsables 1°) Données anatomo- pathologiques 2°) Expériences de sections étagées Introduction

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VIGILANCE et SOMMEIL

I – Les états de veille et de sommeil1°) l’électroencéphalogramme (EEG)

2°) Les divers niveaux de vigilance

3°) Le sommeil à ondes lentes (critères EEG et signes concomitant)

4°) Le sommeil à ondes rapides

5°) Aspects phénoménologiques chez l’animal et l’Humain

6°) Ontogenèse et phylogenèse des états de vigilance et de sommeil

II – Signification du sommeil1°) Effets de la privation

2°) Origine des besoins

3°) Les fonctions du sommeil paradoxal

III – Localisation des structures nerveuses responsables1°) Données anatomo-pathologiques

2°) Expériences de sections étagées

Introduction

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Introduction

• L’alternance éveil-sommeil est un mécanisme sous la dépendance d’un ensemble d’interactions entre diverses structures nerveuses intégrant– Facteurs environnementaux– Processus homéostatiques– Horloge circadienne endogène

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VIGILANCE et SOMMEIL

I – Les états de veille et de sommeil1°) l’électroencéphalogramme (EEG)

2°) Les divers niveaux de vigilance

3°) Le sommeil à ondes lentes (critères EEG et signes concomitants)

4°) Le sommeil à ondes rapides

5°) Aspects phénoménologiques chez l’animal et l’Humain

6°) Ontogenèse et phylogenèse des états de vigilance et de sommeil

II – Signification du sommeil1°) Effets de la privation

2°) Origine des besoins

3°) Les fonctions du sommeil paradoxal

III – Localisation des structures nerveuses responsables1°) Données anatomo-pathologiques

2°) Expériences de sections étagées

Introduction

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I – Les états de veille et de sommeil

• 1°) L’électroencéphalogramme– Hans Berger 1924: l’amplitude des ondes EEG et leur

fréquence varient avec l’état physiologique du sujet.– L’existence des ondes EEG dépendent de 2 facteurs

• Disposition géométrique radiaires des cellules corticales,• Une synchronisation de l’activité des cellules nerveuse

corticales.

• 2°) Les états de veilleVeille active : ondes rapides (15 à 30 Hz) bas voltage < 20µV

Veille diffuse: ondes plus lentes (10 Hz) haut voltage 40-50 µV

rythme alpha

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Veille active

Veille diffuse

Sommeil SLstade 1

stade 2

stade 3

stade 4

Sommeil Paradoxal

K fuseau fuseau

1 sec

2°) Les états de veille

3°) Les états de sommeil

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• 3°) Les états de sommeil : le sommeil à ondes lentes, SL (ou Slow Waves Sleep, SWS).

– Critères EEG 4 stades de SL• stade 1 = endormissement rythme thêta (, 5-7 Hz), disparition du rythme

rapide et du rythme alpha,• stade 2= rythme associé à des fuseaux du sommeil (ondes synchronisées

de 50 µV et 12-16 Hz),• stade 3 = rythme remplacé par rythme (2-4 Hz) avec augmentation du

nombre de fuseaux• stade 4 = uniquement rythme de haut voltage (100µV)

– Autres signes concomitants• Pupille en myosis• Ralentissement du rythme cardiaque et de la fréquence respiratoire• Augmentation de la motilité gastrique• Tonus musculaire présent mais diminué

I – Les états de veille et de sommeil

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1 sec

yeux ouverts yeux fermés

Va Vd

EEG

Calcul mental: 19x3

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Activitéélectrique

Bande de fréquence

État de vigilance

Delta

1-4 Hz Sommeil à ondes lentes

en pathologie : tumeur cérébrale,dégénérescence.

Thêta

4-7 Hz

Sédation, rêverie ; phase 1 d’endor-missement; pathologie : anxiété, irrita-tion (bouffées thêta), somnambulisme.

Alpha

8-12 Hz

Rythme de Berger, attention diffuse,sujet relaxé, les yeux fermés. Il existedes“grands alpha” (plus que 40 Ven occipital), des “petits alpha”.

Bêta 1

13-23 Hz Éveil actif : amplitudes faibles, fré-

quences rapides, tracés dits désynch-ronisés, tâche mentale, yeux ouverts.

Bêta 2 24-30 Hz Éveil actif, parfois hyper éveil, ampli-tudes faibles, fréquences rapides.

1 sec

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• 4°) Le sommeil à ondes rapides ou sommeil paradoxal

I – Les états de veille et de sommeil

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Veille active

Veille diffuse

Sommeil SLstade 1

stade 2

stade 3

stade 4

Sommeil Paradoxal

K f f

1 sec

2°) Les états de veille

3°) Les états de sommeil

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• 4°) Le sommeil à ondes rapides ou sommeil paradoxal

– Critères EEG du SPtracé EEG à ondes rapides et bas voltage idem éveil mais tonus musculaire supprimé

pointes ponto-géniculo-occipitales (PGO) et mouvements oculaires rapides d’où le nom de « Rapid Eye Movement Sleep, REMS »

– Autres signes concomitants• Pupille en myosis important

• rythme cardiaque et fréquence respiratoire irréguliers

• motilité gastrique absente

• Régulation température altérée

• Érection

– Phase onirique du sommeil

I – Les états de veille et de sommeil

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VIGILANCE et SOMMEIL

I – Les états de veille et de sommeil1°) l’électroencéphalogramme (EEG)

2°) Les divers niveaux de vigilance

3°) Le sommeil à ondes lentes (critères EEG et signes concomitants)

4°) Le sommeil à ondes rapides

5°) Aspects phénoménologiques chez l’animal et l’Humain

6°) Ontogenèse et phylogenèse des états de vigilance et de sommeil

II – Signification du sommeil1°) Effets de la privation

2°) Origine des besoins

3°) Les fonctions du sommeil paradoxal

III – Localisation des structures nerveuses responsables1°) Données anatomo-pathologiques

2°) Expériences de sections étagées

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5°) Aspects phénoménologiques chez l’animal

• Critère EEG de l’éveil = activité électrique rapide de bas voltage; rythme thêta dans l’hippocampe

• Critère EEG du sommeil = activité électrique plus lente avec fuseaux

• Comportement postural de l’animal• Sommeil Paradoxal de 6 min toutes les 25 - 30

min :– mouvements oculaires rapides,– mouvement des vibrisses, – clonies des extrémités, – abolition totale du tonus musculaire.

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Va

eog

eeg

emg

Vd

S R

10 sec

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EMG

EOG

EEGOC.

HIP

R

EKG

Va Vd SI Sp 10 sec

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• Complexité par rapport à l’animal• 4 stades de SL• Sommeil Paradoxal = phase onirique

– EEG rapide– Atonie musculaire– Activité hippocampique thêta– Mouvements oculaires rapides– Pointes Ponto-Géniculo-occipitale (PGO)

5°) Aspects phénoménologiques chez l’humain

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Veille active

Veille diffuse

Sommeil SLstade 1

stade 2

stade 3

stade 4

Sommeil Paradoxal

K f f

1 sec

2°) Les états de veille

3°) Les états de sommeil

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Aspects phénoménologiques (suite)• Conception de 3 états :

– éveil –sommeil lent – sommeil paradoxal– Alternance veille sommeil selon un rythme circadien

(chez le chat 40% d’éveil et 60% de sommeil au cours du nycthémère)

– Alternance SL- SP rythme ultradien

SP = 30% du sommeil total chez le chat,

= 20% chez l’humain.

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Niveau de la vigilance

Stades du SL« descending stage »

SP

1234

Sujet normal

0 60 120 180 240 300 420 480360

T (min)

sommeil lent

sommeil paradoxal

------- = caspathologique

éveil

+

++

++ Signe +

= cas normal

« Emergent stage »

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VIGILANCE et SOMMEIL

I – Les états de veille et de sommeil1°) l’électroencéphalogramme (EEG)

2°) Les divers niveaux de vigilance

3°) Le sommeil à ondes lentes (critères EEG et signes concomitant)

4°) Le sommeil à ondes rapides

5°) Aspects phénoménologiques chez l’animal et l’Humain

6°) Ontogenèse et phylogenèse des états de vigilance et de sommeil

II – Signification du sommeil1°) Effets de la privation

2°) Origine des besoins

3°) Les fonctions du sommeil paradoxal

III – Localisation des structures nerveuses responsables1°) Données anatomo-pathologiques

2°) Expériences de sections étagées

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Ontogenèse du Sommeil

02

4

6

8

1012

14

16

18

20

220

2

4

6

8

1012

14

16

18

20

22

02

4

6

8

1012

14

16

18

20

22

Nourrisson10 jours

Nourrisson40 semaines

Enfants4 ans

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Rapport S.Paradoxal X 100S.Total

Nouveau-Né Adulte

RAT 60 – 90 % 15 à 20%

CHAT 80 – 90 % 20 à 30 %

HUMAIN 45 – 65 % 20 %

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désynchronisation

synchronisationsuperficielle

synchronisationprofonde hémisphères

droit

gauche

droit

gauche

droit

gauche

droit

gauche

18 24

18 246 12

18 246 12

6 12

hémisphère droit

hémisphère droit

hémisphère gauche

hémisphère gauche 400 microvolts

a

b

Le sommeil des dauphins

1 heure après

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VIGILANCE et SOMMEIL

I – Les états de veille et de sommeil1°) l’électroencéphalogramme (EEG)

2°) Les divers niveaux de vigilance

3°) Le sommeil à ondes lentes (critères EEG et signes concomitant)

4°) Le sommeil à ondes rapides

5°) Aspects phénoménologiques chez l’animal et l’Humain

6°) Ontogenèse et phylogenèse des états de vigilance et de sommeil

II – Signification du sommeil1°) Effets de la privation

2°) Origine des besoins

3°) Les fonctions du sommeil paradoxal

III – Localisation des structures nerveuses responsables1°) Données anatomo-pathologiques

2°) Expériences de sections étagées

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II – Signification du sommeil

• 1°) Effets de la privation – suppression totale après 200h = impossible– Suppression du SP chez le chat et l’humain phénomènes de

rebond• 2°) Origine des besoins de sommeil

– Modifications biochimiques dans le SNC (baisse du glycogène)

– lésions de chromatolyse des neurones après privation de sommeil

• 3°) Les fonctions du SP– homéostasie corticale

– maturation du SNC

– fonctions mnésiques

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00

50

100

41 2 3

48 H Traitement

Séries1 2 3 4

Témoin : pas de privation de SP

Privation de 50% de SP

Privation de 100% de SP

1°) Effet de la privation de SP sur un apprentissaged’évitement chez la souris

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VIGILANCE et SOMMEIL

I – Les états de veille et de sommeil1°) l’électroencéphalogramme (EEG)

2°) Les divers niveaux de vigilance

3°) Le sommeil à ondes lentes (critères EEG et signes concomitant)

4°) Le sommeil à ondes rapides

5°) Aspects phénoménologiques chez l’animal et l’Humain

6°) Ontogenèse et phylogenèse des états de vigilance et de sommeil

II – Signification du sommeil1°) Effets de la privation

2°) Origine des besoins

3°) Les fonctions du sommeil paradoxal

III – Localisation des structures nerveuses responsables1°) Données anatomo-pathologiques2°) Études neurophysiologiques3°) Expériences de sections étagées

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III – Localisation des structures nerveuses responsables

• 1°) données anatomo- pathologiques– Encéphalite léthargique Von Economo

(1930) rôle de l’hypothalamus• Atteintes de l’hypothalamus postérieur

état de sommeil profond et prolongé, H Post contiendrait des neurones induisant l’éveil

• Atteinte de l’hypothalamus antérieur (aire pré-optique et cerveau ant. basal) état d’éveil permanent, H Ant. contiendrait des neurones induisant le sommeil.

• Hypothèses qui semblent se vérifier actuellement

• 2°) études neurophysiologiques– Destructions expérimentales de

l’hypothalamus postérieur = éveil– l’hypothalamus antérieur = sommeil – Réaction d’éveil ou « arousal reaction »

• 3°) expériences de sections étagées du cerveau P. Bremer (1936)– A) Cerveau isolé : dort en permanence– B) Encéphale isolé: alternance éveil –

sommeil car présence projections sensorielle de la face

– C) section médio-pontine prétrigéminale tracé EEG en permanence désynchronisé

– D) section entre le pont et le mésencéphale (animal pontique) partie post. du corps avec chute de tonus périodique

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+

A. Cerveau isolé dort en permanence

A

B. Encéphale isoléAlternance veille-sommeil

B

C

C. Section Médio-Pontique EEG toujours désynchronisé

D. Animal PontiqueChute périodique de tonus

D

SP

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VIGILANCE et SOMMEIL

I – Les états de veille et de sommeil

II – Signification du sommeilIII – Localisation des structures nerveuses responsables

IV – Les mécanismes de l’éveil : le système réticulaire activateur ascendant (SRAA)

1°) Mise en évidence

2°) Les fonctions du SRAA

3°) Les facteurs du tonus du SRAA4°) Le SRAA vue actuelle

5°) Le rôle des amines

6°) Le rôle des peptides

V – Les mécanismes des états de sommeil : Les structures responsables des états de sommeil

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• 1°) Mise en évidence par Moruzzi & Magoun (1949)– SRAA = structures nerveuses (formation réticulée ponto-

mésencéphalique et hypothalamus dorsal) dont la stimulation provoque une réaction d’éveil (« arousal reaction »);

– Recouvrent les structures dont les projections descendantes assurent la tonicité des réseaux d’interneurones et de motoneurones spinaux ;

– La destruction de ces structures induit un état de léthargie permanent

IV – Les mécanismes de l’éveil : le système réticulaire activateur ascendant

(SRAA)

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FRM

Lésion limitée de laFRM qui préserve les voies ascendantes : sommeil permanent et EEG synchronisé

Lésion interrompantles voies ascendantes :

les stimuli sensoriels déclenchent encore l’éveil

Lemnisque Médian(voies ascendantes)

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AFF

Ret.

FR

EFF

Les messages afférents sensoriels spécifiques émettent des collatérales vers la formation réticulée (FR) ; ils n’excitent pas directement le cortex cérébral.

Ils parviennent d’abord à la formation réticulée du tronc cérébral qui excite à son tour le cortex cérébral et provoque l’éveil

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VIGILANCE et SOMMEIL

I – Les états de veille et de sommeil

II – Signification du sommeilIII – Localisation des structures nerveuses responsables

IV – Les mécanismes de l’éveil : le système réticulaire activateur ascendant (SRAA)

1°) Mise en évidence

2°) Les fonctions du SRAA

3°) Les facteurs du tonus du SRAA

4°) Le SRAA vue actuelle

5°) Le rôle des amines

6°) Le rôle des peptides

V – Les mécanismes des états de sommeil : Les structures responsables des états de sommeil

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• 2°) Fonctions de la FR bulbo-mésencéphalique– Effets activateurs ascendants– Effets facilitateurs et inhibiteurs descendants– Contrôle des messages afférents au niveau des relais

sensoriels– Rôle fondamental dans le maintien de l’état vigile

• 3°) Les facteurs du tonus réticulaire– facteurs nerveux: convergence de messages afférents variés– contrôle cortical excitateur et inhibiteur

– facteurs toniques dus aux conditions humorales du milieu (CO2,

O2, pression artérielle, composition ionique du MI, adrénaline

IV – Les mécanismes de l’éveil : le système réticulaire activateur ascendant (SRAA)

suite

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sinuscarotidien

SRAA

stim. nocicept.

1

3

médullo-surrénale

2

Adr.Adr.

.

vaso moteur

Ajustement neuro-humoral de l’activité corticale et du tonus sympathique

+-

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Le SRAA en résumé (Steriade & Mc Carley 1990)

• La FR mésencéphalique a une influence excitatrice sur le cortex cérébral par 2 voies,– Une voie dorsale ascendante via les noyaux thalamiques

non spécifiques et projection corticale étendue,– Une voie ventrale qui projette vers l’hypothalamus, le

cerveau antérieur de la base et aire optique latérale

• La FR bulbaire a une action inhibitrice sur l’éveil

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VIGILANCE et SOMMEIL

I – Les états de veille et de sommeil

II – Signification du sommeilIII – Localisation des structures nerveuses responsables

IV – Les mécanismes de l’éveil : le système réticulaire activateur ascendant (SRAA)

1°) Mise en évidence

2°) Les fonctions du SRAA

3°) Les facteurs du tonus du SRAA

4°) Le SRAA vue actuelle

5°) Le rôle des amines

V – Les mécanismes des états de sommeil : Les structures responsables des états de sommeil

6°) Le rôle des peptides

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Le SRAA vue actuelle Marrocco, Witte & Davidson

Current Opinion in Neurobiology (1994) 4: 166-170

• L’ancien SRAA peut être subdivisé en 5 groupes cellulaires, disposant chacun de neurotransmetteurs spécifiques– Un groupe adrénergique: le locus coeruleus,

– Un groupe cholinergique: groupe magnocellulaire du cerveau antérieur basal (MBF) et pedunculo-pontin-latérodorsal tegmentum (PPT-LDT),

– Un groupe dopaminergique: substance noire (SN) et aire tegmentale ventrale (VTA),

– Un groupe sérotoninergique: les noyaux du raphé dorsal,

– Un groupe histaminergique: le noyau tubéro-mammillaire hypothalamique

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NRd5 HT

SNVTA

DA

CORTEXIV

V-VI

IV

I-VI

II-IIIV-VII-VI

LC

NA NA

N. ThalRelais

N. ThalProj.

diffuse

AchMBF LDT

PPT

Ach Ach

Ach

TMHHist

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Physiologie du SRAA

• Action du SRAA par blocage des conductances potassiques des neurones sur lesquels il projette,

• Application histamine sur n. thalamiques lente dépolarisation avec apparition d’activité tonique,

• Action compétitive entre les divers neurotransmetteurs: adrénaline bloque action histamine,

• La stimulation du système cholinergique éveil cortical (blocage par atropine)

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• La réaction d’éveil n’est pas unique mais regroupe plusieurs types de comportement– NA et LC attention– Dopamine temps de réponse– Acétylcholine précision discriminative– Sérotonine réaction impulsive

• Synergie entre systèmes = interactions comportementales au cours de l’éveil– Orientation, attention, apprentissage, mémorisation

Physiologie du SRAA (suite)

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VIGILANCE et SOMMEIL

I – Les états de veille et de sommeil

II – Signification du sommeilIII – Localisation des structures nerveuses responsables

IV – Les mécanismes de l’éveil : le système réticulaire activateur ascendant (SRAA)

1°) Mise en évidence

2°) Les fonctions du SRAA

3°) Les facteurs du tonus du SRAA

4°) Le SRAA vue actuelle

5°) Le rôle des amines

6°) Le rôle des peptides

V – Les mécanismes des états de sommeil : Les structures responsables des états de sommeil

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Rôles des amines• noradrénaline, dopamine, sérotonine, histamine

Rôle dans la neurotransmission en modulant l’activité synaptique

noradrénaline dans des groupes cellulaires du bulbe rachidien (A1, A2, A3) et du pont (A5 et A7); le locus coeruleus (A4-A6) est le noyau noradrénergique le plus important,

La dopamine dans le mésencéphale et le diencéphale forment les groupes A8-A16 (substance noire groupe A9, et autour A8 et A10),

Histamine dans l’hypothalamus (n. tubéro-mamillaire),Acétylcholine (triméthylamine) neurones de la base du cerveau antérieur

et du pont (noyaux pédonculo-pontin et tegmental latéro-dorsal),Sérotonine localisée dans les noyaux du raphé

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Rhin.

Rhin.

Hypothalamus

Striatum

CerveletCortex Cérébral

Tronc Cérébral

Moelle

A8-9

A10

Dopamine

5-HT

A1-A5 A7

NA

LCA6

EMHypophyse

A11-12

Page 46: VIGILANCE et SOMMEIL I – Les états de veille et de sommeil 1°) lélectroencéphalogramme (EEG) 2°) Les divers niveaux de vigilance 3°) Le sommeil à ondes.

cortex cérébral

Rhin. Rhin.

Thal.

Striatum Hypothalamus

cerveletE.M.hypophyse

tronc cérébral

moelle

A1-5 A7

A6

noradrénaline

NA

LC

5 HT

sérotonine

B8-9

dopamine

A8-9

A10

A11-12

Page 47: VIGILANCE et SOMMEIL I – Les états de veille et de sommeil 1°) lélectroencéphalogramme (EEG) 2°) Les divers niveaux de vigilance 3°) Le sommeil à ondes.

TH

DC

mitochondrie

MAO

récepteur

membranepost-synaptique

Tyrosine

DOPA

DA

NAgranule

terminaisonnerveuse

NA

NA

NANA

NM

MAOCOMT

DOMA

VMA

COMT

DH

CH2 CH

COOH

NH2

Phénylalamine

OHCH2 CH

COOH

NH2

Tyrosine

Tyrosine hydroxylase

OHCH2 CH

COOH

NH2

OH

Dopa

Dopa décarboxylaseOH

CH2NH2

OH

CH2

Dopamine

Dopamine hydroxylase

OHCH NH2

OH

CH2

OHNoradrénaline

Adrénaline

PNMTOH

CH NH

OH

CH2

OH

CH3

Page 48: VIGILANCE et SOMMEIL I – Les états de veille et de sommeil 1°) lélectroencéphalogramme (EEG) 2°) Les divers niveaux de vigilance 3°) Le sommeil à ondes.

NH

CH2 CHCOOH

NH2

Métabolismede la 5-HT

Trp

THOH

CH2 CHCOOH

NH2

5-HTP NH

DCOH CH2 NH2CH2

NH

5-HT

MAO

NH

OHCH2

COOH

5-HIAA

SATrp Trp

5-HTP

TH

DC

5-HT

mitochondrie

5-HT

5-HT MAO

MAO

5-HT

5-HT

5-HIAA

récepteur membranepost-synaptique

Glie

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Le SRAA vue actuelle Marrocco, Witte & Davidson

Current Opinion in Neurobiology (1994) 4: 166-170

• L’ancien SRAA peut être subdivisé en 5 groupes cellulaires, disposant chacun de neurotransmetteurs spécifiques– Un groupe adrénergique: le locus coeruleus,

– Un groupe cholinergique: groupe magnocellulaire du cerveau antérieur basal (MBF) et pedunculo-pontin-latérodorsal tegmentum (PPT-LDT),

– Un groupe dopaminergique: substance noire (SN) et aire tegmentale ventrale (VTA),

– Un groupe sérotoninergique: les noyaux du raphé dorsal,

– Un groupe histaminergique: le noyau tubéro-mammillaire hypothalamique

Page 50: VIGILANCE et SOMMEIL I – Les états de veille et de sommeil 1°) lélectroencéphalogramme (EEG) 2°) Les divers niveaux de vigilance 3°) Le sommeil à ondes.

VIGILANCE et SOMMEIL

I – Les états de veille et de sommeil

II – Signification du sommeilIII – Localisation des structures nerveuses responsables

IV – Les mécanismes de l’éveil : le système réticulaire activateur ascendant (SRAA)

1°) Mise en évidence

2°) Les fonctions du SRAA

3°) Les facteurs du tonus du SRAA

4°) Le SRAA vue actuelle

5°) Le rôle des amines

V – Les mécanismes des états de sommeil

6°) Le rôle des peptides : les neurones à hypocrétine (orexine)

Page 51: VIGILANCE et SOMMEIL I – Les états de veille et de sommeil 1°) lélectroencéphalogramme (EEG) 2°) Les divers niveaux de vigilance 3°) Le sommeil à ondes.

Distribution des Neurones à Hypocrétine chez le rat

d’après Peyron et al. J. Neurosc. 18 (1998): 9996-10015

Voies ascendantes dorsales

Voies ascendantes ventrales

Voies descendantes dorsales

Voies descendantes ventrales

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Les Neurones à hypocrétine (orexine) de l’hypothalamus post. lat. projettent sur le

SRAA

Cortex

BasalForebrain

Acétylcholine

Locus CoeruleusNA

Noyaux latéro-dorso du tegmentumet pédunculo-pontins

Acétylcholine

Noyaux tubéro-mammilaireshistamine

5-HT

(hypocrétine)

Page 53: VIGILANCE et SOMMEIL I – Les états de veille et de sommeil 1°) lélectroencéphalogramme (EEG) 2°) Les divers niveaux de vigilance 3°) Le sommeil à ondes.

Neurones à hypocrétineHypothalamus post. et lat.

NEOCORTEX

Thalamus

Locus Coeruleus(Noradrénaline)

Aire Hypothal. Lat.

N. arqué-Parav.Noyau

Tubéro-mammillaire(Histamine)

Noyau du Raphé dorsal (5-HT)

Noyaux de la base

(Dopamine)

Formation réticulée du tronc cérébral

HypothalamusNoyaux visuels subcorticauxCerveau antérieur

Cortex limbique

Page 54: VIGILANCE et SOMMEIL I – Les états de veille et de sommeil 1°) lélectroencéphalogramme (EEG) 2°) Les divers niveaux de vigilance 3°) Le sommeil à ondes.

VIGILANCE et SOMMEIL

I – Les états de veille et de sommeil

II – Signification du sommeilIII – Localisation des structures nerveuses responsables

IV – Les mécanismes de l’éveil : le système réticulaire activateur ascendant (SRAA)

V – Les mécanismes des états de sommeil

1°) Les structures impliquées dans le sommeil lentA) structures bulbo-pontique, B) hypothalamus, C) n. thalamiques à projection diffuse

2°) Les structures impliquées dans le sommeil paradoxal

3°) Les facteurs neurochimiques

4°) Modèle

Page 55: VIGILANCE et SOMMEIL I – Les états de veille et de sommeil 1°) lélectroencéphalogramme (EEG) 2°) Les divers niveaux de vigilance 3°) Le sommeil à ondes.

+

A. Cerveau isolé dort en permanence

A

B. Encéphale isoléAlternance veille-sommeil

B

C

C. Section Médio-Pontique EEG toujours désynchronisé

D. Animal PontiqueChute périodique de tonus

D

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Les structures bulbo-pontiques et le SL

• Section médio-pontique prétrigéminale conduit à un éveil permanent de la partie antérieure du cerveau,

• Portion caudale du bulbe rachidien = action inhibitrice, inclut le NFS et les afférences végétatives (barosensibles)

• Projection vers les n. gabaergiques du pont dorso-latéral qui à leur tour inhibent les neurones choloinergiques du tegmentum pontin et les neurones thalamo-corticaux

Page 57: VIGILANCE et SOMMEIL I – Les états de veille et de sommeil 1°) lélectroencéphalogramme (EEG) 2°) Les divers niveaux de vigilance 3°) Le sommeil à ondes.

VIGILANCE et SOMMEIL

I – Les états de veille et de sommeil

II – Signification du sommeilIII – Localisation des structures nerveuses responsables

IV – Les mécanismes de l’éveil : le système réticulaire activateur ascendant (SRAA)

V – Les mécanismes des états de sommeil

1°) Les structures impliquées dans le sommeil lentA) structures bulbo-pontique, B) hypothalamus, C) n. thalamiques à projection diffuse

2°) Les structures impliquées dans le sommeil paradoxal

3°) Les facteurs neurochimiques

4°) Modèle

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Projections des neurones du noyau préoptique ventro-lateral (VLPO) vers les principaux noyaux

monoaminergiques du SRAA

Noyaux latéro-dorso du tegmentumet pédunculo-pontins

Acétylcholine

Locus CoeruleusNA

5-HT

Noyaux tubéro-mammilaireshistamine

Page 59: VIGILANCE et SOMMEIL I – Les états de veille et de sommeil 1°) lélectroencéphalogramme (EEG) 2°) Les divers niveaux de vigilance 3°) Le sommeil à ondes.

5HT

NFSNA

hypothalamus

thalamus

PO

hist

0

1

2

3

4Sp./o

vlPO neurons

hist, 5HT ou NA neurons

éveil SL SP1 2

LDT

Page 60: VIGILANCE et SOMMEIL I – Les états de veille et de sommeil 1°) lélectroencéphalogramme (EEG) 2°) Les divers niveaux de vigilance 3°) Le sommeil à ondes.

VIGILANCE et SOMMEIL

I – Les états de veille et de sommeil

II – Signification du sommeilIII – Localisation des structures nerveuses responsables

IV – Les mécanismes de l’éveil : le système réticulaire activateur ascendant (SRAA)

V – Les mécanismes des états de sommeil

1°) Les structures impliquées dans le sommeil lentstructures bulbo-pontique, hypothalamus, n. thalamiques à projection diffuse

2°) Les structures impliquées dans le sommeil paradoxal

3°) Les facteurs neurochimiques

4°) Modèle

Page 61: VIGILANCE et SOMMEIL I – Les états de veille et de sommeil 1°) lélectroencéphalogramme (EEG) 2°) Les divers niveaux de vigilance 3°) Le sommeil à ondes.

BA

2 s

20 mV

C

20 mV

20 mV0.5 s

RE

Th-Cx

Cx

RE

Cx

EEG

Filtered spindles (7-14 Hz)

Th-Cx

d’après M. Steriade & R. LlinasPhysiol. Rev. (1988) 68: 649-672

Page 62: VIGILANCE et SOMMEIL I – Les états de veille et de sommeil 1°) lélectroencéphalogramme (EEG) 2°) Les divers niveaux de vigilance 3°) Le sommeil à ondes.

RE

Th-Cx

5 s

20 mV

20 mV

D’après M. Stériade et R. R. LlinasPhysiol. Rev. 198868: 649-672

Page 63: VIGILANCE et SOMMEIL I – Les états de veille et de sommeil 1°) lélectroencéphalogramme (EEG) 2°) Les divers niveaux de vigilance 3°) Le sommeil à ondes.

B

AThalamocortical cell, in vivo

20 mV

2 s

BurstCa2+ spike

0,1 s

Pacemaker potential

0,1 s

20 mV

Thalamocortical cell, in vitro

BurstCa2+ spike

Tetrodoxind’après M. Steriade et al. 1993Science 262: 679-685

dc : +0.5nA= -63 mV

Oscillation spontanée de la cellule à 1.7Hz

Courant dépol. +0.5nAempêche l’oscillation

Blocage de la spike Na+

seul le potentiel Ca2+ persiste

Page 64: VIGILANCE et SOMMEIL I – Les états de veille et de sommeil 1°) lélectroencéphalogramme (EEG) 2°) Les divers niveaux de vigilance 3°) Le sommeil à ondes.

VIGILANCE et SOMMEIL

I – Les états de veille et de sommeil

II – Signification du sommeilIII – Localisation des structures nerveuses responsables

IV – Les mécanismes de l’éveil : le système réticulaire activateur ascendant (SRAA)

V – Les mécanismes des états de sommeil

1°) Les structures impliquées dans le sommeil lent

2°) Les structures impliquées dans le sommeil paradoxal

3°) Les facteurs neurochimiques

4°) Modèle

Page 65: VIGILANCE et SOMMEIL I – Les états de veille et de sommeil 1°) lélectroencéphalogramme (EEG) 2°) Les divers niveaux de vigilance 3°) Le sommeil à ondes.

+

A. Cerveau isolé dort en permanence

A

B. Encéphale isoléAlternance veille-sommeil

B

C

C. Section Médio-Pontique EEG toujours désynchronisé

D. Animal PontiqueChute périodique de tonus

D

Page 66: VIGILANCE et SOMMEIL I – Les états de veille et de sommeil 1°) lélectroencéphalogramme (EEG) 2°) Les divers niveaux de vigilance 3°) Le sommeil à ondes.

ICSC

Thalamus

FTC

RN

SN

VTA

Subthalamus

Hypothalamus

pp

PG

SOC

TB

FTGpCUVMN

VIN

SSTN

FTM

FTGp

IOC

Page 67: VIGILANCE et SOMMEIL I – Les états de veille et de sommeil 1°) lélectroencéphalogramme (EEG) 2°) Les divers niveaux de vigilance 3°) Le sommeil à ondes.

FTG

P 3 lateral tegmento-reticular tract

P 10

+

Ventro-latéralréticulospinal tract

N. réticulairemagnocellulaire

Faisceau descendantinhibiteur desmotoneurones

motoneurones spinaux

Locus Coeruleus

Péri-LC

L. SubCoeruleus

Page 68: VIGILANCE et SOMMEIL I – Les états de veille et de sommeil 1°) lélectroencéphalogramme (EEG) 2°) Les divers niveaux de vigilance 3°) Le sommeil à ondes.

D’après Chase et al. (1980 J. Neurophysiol.) 44 : 351-371

Page 69: VIGILANCE et SOMMEIL I – Les états de veille et de sommeil 1°) lélectroencéphalogramme (EEG) 2°) Les divers niveaux de vigilance 3°) Le sommeil à ondes.

ICSC

Thalamus

FTC

RN

SN

VTA

Subthalamus

Hypothalamus

pp

PG

SOC

TB

FTGpCUVMN

VIN

SSTN

FTM

FTGp

IOC

Page 70: VIGILANCE et SOMMEIL I – Les états de veille et de sommeil 1°) lélectroencéphalogramme (EEG) 2°) Les divers niveaux de vigilance 3°) Le sommeil à ondes.

FR magnocellulaire inhibitrice

TC

Tegmentum pontin

N raphé dorsal.

Thal

N du Raphé dorsal et LC= structures permissives du SP

sLC

Générateur du SP dans le pont dorsal (tegmentum pontin)

Mise en jeu du système PGO et projection corticaleet mise en jeu de l’atonie musculaire par le sLC et

la FR magnocellulaire inhibitrice

Page 71: VIGILANCE et SOMMEIL I – Les états de veille et de sommeil 1°) lélectroencéphalogramme (EEG) 2°) Les divers niveaux de vigilance 3°) Le sommeil à ondes.

VIGILANCE et SOMMEIL

I – Les états de veille et de sommeil

II – Signification du sommeilIII – Localisation des structures nerveuses responsables

IV – Les mécanismes de l’éveil : le système réticulaire activateur ascendant (SRAA)

V – Les mécanismes des états de sommeil

1°) Les structures impliquées dans le sommeil lent

2°) Les structures impliquées dans le sommeil paradoxal

3°) Les facteurs neurochimiques du SL et du SP

4°) Modèle

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Mécanismes neurochimiques

• Au cours de l’éveil, les neurones catécholaminergiques et sérotoninergiques contribuent à la biosynthèse de facteurs hypnogènes (adénosine, peptides) dans hypothalamus et/ou hypophyse,

• L’action des ces facteurs se fait par voie synaptique ou par voie sanguine,

• Au cours du SL les neurones NA, 5-HT, DA ou ACH sont silencieux alors qu’ils sont actifs au cours de l’éveil,

• Au cours du SP les neurones NA, 5-HT, DA alors que les neurones cholinergiques sont actifs.

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Noyau Arqué

TC

sang

LCR

Peptide ?CLIP, corticotrophin-like intermediate lobe peptide

Le pont et le bulbe assurent l’expression du SPUn facteur (peptide) hypothalamo-hypophysaire

est indispensable pour l’apparition du SP

Page 74: VIGILANCE et SOMMEIL I – Les états de veille et de sommeil 1°) lélectroencéphalogramme (EEG) 2°) Les divers niveaux de vigilance 3°) Le sommeil à ondes.

VIGILANCE et SOMMEIL

I – Les états de veille et de sommeil

II – Signification du sommeilIII – Localisation des structures nerveuses responsables

IV – Les mécanismes de l’éveil : le système réticulaire activateur ascendant (SRAA)

V – Les mécanismes des états de sommeil

1°) Les structures impliquées dans le sommeil lent

2°) Les structures impliquées dans le sommeil paradoxal

3°) Les facteurs neurochimiques

4°) Modèle

Page 75: VIGILANCE et SOMMEIL I – Les états de veille et de sommeil 1°) lélectroencéphalogramme (EEG) 2°) Les divers niveaux de vigilance 3°) Le sommeil à ondes.

D’a

prè

s S

aper

& a

l. (2

001)

TIN

S 2

4 (1

2):

726-

731

Hypocrétine

hypocrétine

SRAATMN

LC/DRSommeil éveil

VLPO

eVLPO

SP LDTPPT

Eveil

NA5-HT

NA5-HT

GalanineGABA

GalanineGABA

HistamineGABA

GalanineGABA

GalanineGABA

hypocrétine

Balance entre sommeil et éveil

Voies inhibitrices

Voies excitatrices

Influences neuro-humorales

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Modèle: contrôle hypothalamique de l’éveil et du

sommeilTINS (dec. 2001) 24 (12):726-731

• Interactions entre structures cérébrales induisant le sommeil et celles provoquant l’éveil,

• Les régions à n. aminergiques TMN, LC, RD….. engendrent l’éveil par action sur le cortex cérébral et par inhibition des neurones hypothalamiques VLPO,

• Durant le SL les n. VLPO inhibent les neurones aminergiques du SRAA par une action gabaergique et galinergiques,

• Les n. VLPO sont alors désinhibés stabilisant le sommeil,• Le SP se déclenche quand les n. cholinergiques du pont

sont désinhibés par les n. eVLPO

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D’a

prè

s S

aper

& a

l. (2

001)

TIN

S 2

4 (1

2):

726-

731

Hypocrétine

hypocrétine

SRAATMN

LC/DRSommeil éveil

VLPO

eVLPO

SP LDTPPT

Eveil

NA5-HT

NA5-HT

GalanineGABA

GalanineGABA

HistamineGABA

GalanineGABA

GalanineGABA

hypocrétine

Balance entre sommeil et éveil

Voies inhibitrices

Voies excitatrices

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Conclusion • Alternance veillesommeil et SL SP fait intervenir

plusieurs populations neuronales et de nombreux neurotransmetteurs.

• L’alternance veilleSL est pour l’essentiel le résultat d’interactions entre neurones VLPO et neurones aminergiques du tronc cérébral.

• Dans l’alternance SL SP les neurones cholinergiques du pont sont les facteurs exécutifs en relation avec la baisse d’activité des neurones à monoamines du LC et du RD.

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FINmars 2005

La mise en jeu de facteurs peptidergiques ou d’autres molécules (adénosine par exemple) et

leur mode d’action restent encore parmi les éléments à comprendre pour élucider

complètement les mécanismes de la veille et du sommeil