Régulation du sommeil• Deux processus rendent compte de
l’essentiel de la régulation veille-sommeil
– Un processus homeostasique du sommeil (S), avec établissement d’une propension au sommeil (besoin) pendant la période d’éveil et un épuisement du besoin pendant le sommeil lui-même (les deux aspects évoluent de manière linéaro-exponentielle)
– Un processus circadien (C), qui agit activement pour promouvoir le sommeil ou l’éveil à différents moments de la période circadienne: Pendant la seconde moitié de la période habituelle d’éveil le processus C agit pour un maintien de l’éveil (zone de sommeil interdite); il agit pour un maintien du sommeil à la fin de la période précédant l’éveil.
Homéostasie et activités à ondes lentes
• = « slow wave activity »• = indicateur physiologique de l’homéostasie du
sommeil lent• Sommeil lent (NREM sleep) = sommeil lent de
type 2, 3• Scoring selon la quantité d’ondes lentes• Si analyse fine du signal : slow wave activity• Correspondrait à l’activité delta (0,5 à 4 Hz) en
analyse spectrale + signal de très basse fréquence (0,7 à 0,8 Hz)
Activités à ondes lentes
• Dès 1937, il a été reconnu que l’intensité du sommeil pouvait être mise en évidence par la quantité d’ondes lentes sur l’EEG.
• Plus il y a d’ondes lentes, plus la réponse aux stimuli diminue (seuil d’éveil élevé).
• Ondes lentes : reflet de la profondeur (ou de l’intensité) du sommeil
36 heures d’éveil
SWA
Si éveils durant la 1ere partie de nuit, décalage dans le temps des ondes lentes
• Toutes ces données suggèrent donc que les ondes lentes ne sont pas un épiphénomène mais qu’elles reflètent bien un mécanisme de régulation du sommeil
Régulation du sommeil• Deux processus rendent compte de
l’essentiel de la régulation veille-sommeil
– Un processus homeostasique du sommeil (S), avec établissement d’une propension au sommeil (besoin) pendant la période d’éveil et un épuisement du besoin pendant le sommeil lui-même (les deux aspects évoluent de manière linéaro-exponentielle)
– Un processus circadien (C), qui agit activement pour promouvoir le sommeil ou l’éveil à différents moments de la période circadienne: Pendant la seconde moitié de la période habituelle d’éveil le processus C agit pour un maintien de l’éveil (zone de sommeil interdite); il agit pour un maintien du sommeil à la fin de la période précédant l’éveil.
– Ce n’est que lorsque ces deux processus agissent de concert que l’on observe une période soutenue d’éveil et une période soutenue de sommeil.
– Dans les conditions habituelles, l’horloge est réglée de manière telle que le minimum thermique survient 1,5 à 2h avant l’éveil
– Trois conditions sont requises pour cette action concertée:
• Un système homeostasiquefonctionnel (quantification des ondes lentes)
• Un système circadien fonctionnel, incluant des synchroniseurs actifs (rythmes température/mélatonine en phase avec le cycle lumière-obscurité)
• Une relation de phase normaleentre l’horaire choisit des épisodes veille- sommeil (homeostasie) et la phase du système circadien
– Trois conditions sont requises pour cette action concertée:
• Un système homeostasiquefonctionnel (quantification des ondes lentes)
• Un système circadien fonctionnel, incluant des synchroniseurs actifs (rythmes température/mélatonine en phase avec le cycle lumière-obscurité)
• Une relation de phase normaleentre l’horaire choisit des épisodes veille- sommeil (homeostasie) et la phase du système circadien
Les rythmes circadiens
• Définition:- circa: environ- dies: jour donc environ 24 heures
• Autres rythmes: ultradien (< 24 heures) et infradien (> 24 heures: circannuel, saisonnier)
• Chaque espèce a un rythme qui lui est propre
Les rythmes circadiens
Zeitgebers
Horloge biologique
Rythmes température,cortisolRythmes veille-sommeil
Les rythmes circadiens
Zeitgebers
Horloge biologique
Rythmes température,cortisolRythmes veille-sommeil
Les zeitgebers
• = synchroniseurs externes• Si absence de synchroniseurs: libre cours ou
« free running », différent d’une espèce àl’autre.
• Les noyaux suprachiasmatiques ont un rythme endogène qui leur est propre.
Les zeitgebers : quels sont-ils ?
• La lumière, • Les rythmes sociaux• L’alimentation, • L’exercice physique• si absence de synchroniseurs: libre cours ou
« free running »
La lumière
• Synchroniseur important des rythmes• si nuit polaire: désynchronisation des
rythmes si pas d’activité sociale• Effet différent de la lumière selon le
moment à laquelle l’exposition se fait
Autres synchroniseurs
• Activité professionnelle• Vie sociale• Activités physiques• L’alimentation...
Comment fonctionnent les NSC ?
Variation circadienne de lVariation circadienne de l’’activitactivitéé neuronaleneuronale
000
222
444
666
888
101010
121212
000 222 444 666 888 101010 121212 242424141414 161616 181818 202020 222222
Période diurnePPéériode diurneriode diurne Période nocturnePPéériode nocturneriode nocturne
Heure circadienneHeure circadienneHeure circadienne
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Région DM (n =141)RRéégion DM (n =141)gion DM (n =141)
34
« clock » genes
• Nombreux gènes: Clock, BMAL, PER, TIMELESS, CRY...
• Rythme circadien endogène: contrôle génétique.
• Gène PER: production circadienne du gèneDifférents allèles ⇒ différent rythme
• Fonction du gène per nécessite une protéine supplémentaire timeless
Souris témoin23,7 heures
Souris KO pourle gène Clock24,8 heures
Alternance lumière – obscurité
Libre cours
Alternance lumière – obscurité
Libre cours
Les rythmes circadiens
EnvironnementSynchroniseurs sociaux Lumière
Noyaux supra-chiasmatiques
Zeitgebers
Influence des gènes
Rythmes des Divisionscellulaires
Rythmes sécrétions glandulaires Rythmes température,
cortisolRythmes veille-sommeil
• Troubles intrinsèques– Syndrome de retard de
phase du sommeil– Syndrome d’avance de
phase du sommeil– Syndrome type libre
cours (ex hypernycthéméral)
– Rythmes veille-sommeil irreguliers
• Troubles extrinsèques– Troubles liés au
décalage horaire (jet-lag)
– Troubles liés au travail posté
Troubles du rythme Troubles du rythme veilleveille--sommeilsommeil
Position normalePosition normaledu sommeildu sommeil
Syndrome deSyndrome deretard de phaseretard de phase
RythmeRythmehypernycthhypernycthéémmééralral
Syndrome Syndrome dd ’’avance de phaseavance de phase
Rythme veilleRythme veille--sommeilsommeilirrirrééguliergulier
Horaire du jourHoraire du jour
(Campbell)
Syndrome de retard de phase (1)
• Sujet ne pouvant s’endormir et se réveiller à une heure désirée.
• Le plus souvent ne peut s’endormir avant 2 à 3 heures du matin.
• Sommeil de qualité et de durée normale.• Rythme de 24 heures mais décalé dans le temps.
midi midiminuit18 h 06 h
Syndrome de retard de phase (2)
• Clinique :- difficultés d’endormissement- SDE- Tentatives d’endormissement plus tôt dans la soirée = échec- Antécédents de prise d’hypnotiques, d’alcool pour favoriser l’endormissement- typologie vespérale +++- Difficultés scolaires ou professionnelles
• Parfois syndrome dépressif• Penser à ce diagnostic!!!!
Syndrome de retard de phase (3)
• Prévalence :- de la préadolescence à 60 ans- 7% des ados et des adultes jeunes- adultes : 0,7%
• Physiopathologie :- anomalies des synchroniseurs externes et notamment de la lumière- troubles de la sensibilité de l’horloge à la lumière- génétique ? Familles de retard de phase : gène per
Critères diagnostiques - ICSD-05– a- Retard de la phase principale de sommeil par rapport
aux horaires souhaités; plainte régulière d’insomnie d’endormissement et incapacité de lever à une heure acceptable.
– b- Si le patient peut choisir ses horaires, le sommeil est de qualité et durée normale pour l’age. La phase de sommeil est retardée mais stable et de 24h.
– c- L’agenda de sommeil ou l’actigramme pendant au moins 7 jours objective un retard stable de la période de sommeil.
– d- Le trouble n’est pas mieux expliqué par une autre pathologie.
Investigations paracliniques
– Idéalement • Contrôle de la phase circadienne (mélatonine
plasmatique ou salivaire - DLMO)• Contrôle des paramètres du sommeil par PSG sur 2
nuits dont la première avec les horaires les meilleurs , l’autre les horaires souhaités.
– En pratique• Agenda de sommeil tenu pendant 2-4 semaines
éventuellement avec période de vacances.• Actimétrie (en particulier si doute ou difficulté pour
agenda).
Diagnostic différentiel– Insomnie psychophysiologique– Mauvaise perception du sommeil (1 nuit de Psg)– Troubles de l’humeur; anxiété– Mauvaise hygiène V-S (siestes, café, exercice tardif,
horaires (retard motivé de la phase de sommeil).
• Commentaires de l’ICSD-2– « Quoique les facteurs sociaux, psychologiques et
environnementaux jouent un role significatif dans le développement du SRPS, ICSD-2 a choisi de ne mentionner qu’un seul diagnostic de SRPS, en reconnaissant que la plupart des cas reflètent des contribution variables chronobiologiques et comportementales »
Syndrome de retard de phase (4)
• Traitement par chronothérapie + + +• Photothérapie possible• Mélatonine…
Photothérapie
Bons résultats obtenus :• Rosenthal et col.1991
– 2500 lux pendant 2h entre 06 et 09h, avec restriction de lumière l’après midi et le soir. Avance de phase du min. thermique de 1,45h en moyenne
• Weyerbrock et col. 1996– 2500 lux pendant 2h le matin tôt, associé à une
chronothérapie par avance de phase du coucher de 15min par j puis maintien d’une photothérapie de consolidation (1h le matin). Amélioration de l’efficacitédu sommeil(86à95%)
Syndrome d’avance de phase
• Rare• Sommeil survenant tôt dans la soirée et
donc réveil précoce dans la nuit. Structure du sommeil normal
• Plus fréquents chez les sujets âgés (1%)
midi midiminuit18 h 06 h
Syndrome d’avance de phase
• Clinique- somnolence en fin d’AM- Eveil nocturne précoce (plainte d’insomnie)
• Diagnostic différentiel : syndrome dépressif• Physiopathologie ?• Diagnostic : comme pour le syndrome de retard de phase
• Traitement chronobiologique
Critères diagnostiques - ICSD-05
• Avance de phase de l’épisode principal de sommeil par rapport aux horaires souhaités, avec plainte récurente ou chronique de ne pouvoir rester éveillé jusqu’à une heure conventionnelle, associée à une incapacité de rester endormi jusqu’à une heure considérée comme socialement acceptable.
• Quand les patients sont autorisés à choisir leur période préférée de sommeil, la qualité et durée du sommeil sont normales pour l’age, avec un rythme veille-sommeil de 24h, stable mais avancé.
• L’agenda de sommeil ou l’actigraphie pendant au moins 7 joursobjective une avance stable de la période habituelle de sommeil.(en complément une avance d’une autre rythme circadien –température ou DLMO- est utile pour confirmer l’avance de phase)
• Le trouble n’est pas mieux expliqué par un autre trouble du sommeil, une autre pathologie ou une prise(-abus) thérapeutique-drogue.
Rythmes circannuels/saisonniers
• Rythme circannuel ≈ 1 an: persiste en l’absence des influences environnementales (comportement de reproduction; axe gonadotrope)
• Rythme saisonnier ≈ 1 an: disparaît en condition de laboratoire. Dépend des influences environnementales.
• Ces deux rythmes sont sous le contrôle des NSC
Rythme saisonnier
• Adaptation de l’animal nécessaire quand changement de saison
• En hiver: moins de nourriture et thermogenèse importante
• En réponse aux modifications de l’environnement (durée du jour, température, humidité, pluie, quantité de nourriture à disposition, interactions sociales).
• Phénomène d’hibernation
Comment s’adapter aux changements de saison?
• Principal indice environnemental: durée du jour
• Perception de la lumière par les cellules ganglionnaires rétininiennes ⇒ projection vers les NSC ⇒ glande pinéale ⇒transformation de l’information en message endocrine. Sécrétion de la mélatonine différente entre l’hiver et l’été.
Rythmes saisonniers
• Durée de la sécrétion de la mélatonine et non pas la quantité (>12 h et <8 h)
• Mélatonine peut jouer sur l’hypothalamus et réguler la sécrétion de GnRH.
• Quand longue durée de sécrétion de mélatonine: inhibition de la sécrétion de GnRH ⇒ ↓ LH et FSH
RYTHMES CIRCANNUELS chez l’homme
• Variations saisonnières de la sécrétion de mélatonine (avance de phase l’hiver/été), du cortisol (diminution sécrétion pendant automne et hiver et ré-augmentation dès février)
• Augmentation fatigue et tristesse durant automne et hiver.
• Variation de l’attention, de la sociabilité et de la croissance corporelle.
• Mort subite, AVC : rythme circannuel
Pendant l’hiver...• Augmentation des arrêts maladie pendant cette
saison.• Causes possibles :
- ⇑ froid et donc infections- ⇓ prise vitamines naturelles- ⇓ UV- ⇓ activités physiques- Modification de l’immunité +++- Pathologies chronobiologiques ?? SAD :
« seasonal affective disorders »
SAD• Différences inter individuelles dans la
vulnérabilité face au SAD :- Plus fréquente chez femme- Plus fréquente chez mal voyants, chez sujet
âgé- Différence selon les régions
• 1ere description par Esquirol (1845) puis Kraepelin (1921)
• Description définitive par Rosenthal (1984).
SAD• Syndrome dépressif en automne et en hiver.• Souvent syndrome dépressif atypique :
augm TST, de l’appétit, du poids et de la prise d’hydrates de carbone.
• Traitement : lumière +++
Hypothèses physio-pathologiques du SAD
• Rôle de la 5-HT (poids, appétit, HC, sommeil…) : probable; amélioration par IRS
• Rôle de la mélatonine : sécrétion anormale ou sensibilité anormale à la mélatonine : probable car amélioration par la photothérapie mais pas d’effet de la mélatonine per os
• Anomalies du rythme circadien?
Hypothèses physio-pathologiquesdu SAD
• Troubles du rythme circadien : anomalies de la température corporelle pendant l’hiver
Gènes candidat
• Promoteur du transporteur de la 5-HT• Promoteur du récepteur 5-HT2A
⇒ arguments supplémentaires pour évoquer le rôle de la 5-HT