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Sommeil et rythmesSommeil et rythmescircadiens et saisonnierscircadiens et saisonniers
Images tirées de «ÊFundamental NeuroscienceÊ»,©Academic Press, 1999
Traduction et présentation, © Claude Messier, 1999
Il y a deux stages principaux dans le sommeil:Il y a deux stages principaux dans le sommeil:le sommeil lent et le sommeil REMle sommeil lent et le sommeil REM
l Ces deux stages sont distingués sur la base del’électroencéphalogramme (EEG)
l Au début du sommeil, le cerveau se désactiveet la conscience du monde extérieur disparaît.
l Une séquence bien connue d’activité thalamo-corticale produit un ralentissement des ondescérébrales
La période de sommeil lent ou sommeil non-La période de sommeil lent ou sommeil non-REM a plusieurs caractéristiques.REM a plusieurs caractéristiques.
l La facilité à réveiller la personne durant lesommeil lent est proportionnelle à l’ampleurdu ralentissement de l’EEG.
l Les personnes ne se rappellent peu ou pasd’être conscient durant les périodes desommeil lent profond.
l Plusieurs fonctions autonomiques etrégulatrices diminuent durant cette période.Par contre, lÊ’activité endocrine estaugmentée.
La période de sommeil lent ou sommeil non-La période de sommeil lent ou sommeil non-REM a plusieurs caractéristiques.REM a plusieurs caractéristiques.
l Les battements cardiaques, la pressionsanguine et la respiration sont tous ralentis.
l Par contre la libération de l’hormone decroissance, et des hormones de la maturationsexuelle (comme l’hormone de libération de lagonadotropine) sont à leur maximun durant lesommeil lent.
l 95% de ces hormones sont libérées durant lesommeil lent.
La période de sommeil REM a aussi plusieursLa période de sommeil REM a aussi plusieurscaractéristiques.caractéristiques.
l À plusieurs reprises durant le sommeil, lecerveau se réactive et présente une activitéEEG avec des ondes de petite amplitude maistrès rapide.
l Durant cette période, le tonus musculaire estaboli et les yeux présentent un mouvementoscillant rapide.
Sommeil REMSommeil REM
William William DementDement, Les stades du, Les stades dusommeil (1957)sommeil (1957)
l En utilisant l'électroencéphalographie de bas voltage etl'enregistrement de la motilité oculaire rapide, Dement a proposé sousla direction de Kleitman une classification simplifiée des stades dusommeil comprenant le stade I (l'endormissement), le stade II(sommeil lent et léger), les stade III et IV (sommeil lent et profond).Dement considère le rêve comme une étape particulière du sommeilléger.Ê
Petite histoire de la Biologie OniriqueLa naturalisation des rêvesScience et Avenir Hors-Série Le Rêve Dec. 96
Les stages du sommeilLes stages du sommeil
Comportement
Stages
EMGEEGEOG
Sensation et perception
Pensée
Mouvement
Polygraphe
claire, générée del ’extérieur
absentes, ouobscurcies
claire, générée del ’intérieur
logique,progressive
logique,persévérative
Illogique, bizarre
Continu,volontaire
Épisodique,involontaire
Commandé maisinhibé
Éveil sommeil NREM sommeil REM
Les phases de sommeil REM et non-Les phases de sommeil REM et non-REM alternent durant le sommeilREM alternent durant le sommeil
Stages dusommeil
Stages dusommeil
Stages dusommeil
Distribution du sommeil chez trois sujets
Sommeil REM
Nathaniel KleitmanNathaniel Kleitman, La phase de, La phase derecouvrement du rêve (1950)recouvrement du rêve (1950)
l Ce physiologiste à l'université de Chicago constate qu'enréveillant ses patients endormis pendant une certaine phased'activité cérébrale, leur souvenir de rêves est beaucoup plusclair. Il émet alors l'hypothèse que les rêves surviennentpendant cette phase particulière d'activité cérébrale.Hypothèse osée, car il se pourrait bien que les sujets ne seremémorent leurs rêves qu'après une telle phase alors que cessonges se sont déroulés à un autre moment. Il faudrait alorsparier de phase de recouvrement du rêve plutôt que de phasedu rêve.
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Activation périodique durant le sommeilActivation périodique durant le sommeil
Mouvementscorporels
Pouls
Respiration
Pression sanguinesystolique
EEGMouvements oculaires
Temps (minutes)
Activation périodique durant leActivation périodique durant lesommeilsommeil
Temps (minutes)
• Les deux ou trois premiers cycles de la nuit sontdominés par un sommeil NREM profond (3-4).
• Durant les derniers cycles de la nuit, le sommeil NREMest plus léger et les périodes de sommeil REM pluslongues
Les proportions de sommeil REM et NON-Les proportions de sommeil REM et NON-REM changent avec l ’âgeREM changent avec l ’âge
Éveil
REM
NREM
conception mortnaissance
Les observations chez les prématurés indiquent que lesommeil REM prédomine à 26 semaines pour diminuerensuite.
Le sommeil a plusieurs fonctions.Le sommeil a plusieurs fonctions.
l Le sommeil permet la conservation d ’énergie,favorise la récupération après une blessure, et aussipermet de se soustraire au prédateur.
l L ’observation que le sommeil NREM estaccompagné d ’une diminution d ’activité métaboliquesuggère une fonction de repos et de récupération.
l Par contre, la quantité importante de sommeil REMdurant le développement et l ’activité cérébralesoutenue durant le sommeil REM suggèrent un rôledans le développement et la plasticité.
l Plusieurs études ont montré l ’importance dusommeil REM pour la consolidation des souvenirs
Hans Berger, L'inventeur deHans Berger, L'inventeur de""l'electroencephalogramml'electroencephalogramm"(1928)"(1928)
l Pour la première fois, cette technique, imaginée par ceneurophsychiatre allemand, mesure l'activité électriqueproduite par le cortex. Elle enregistre l'activitécérébrale des patients en état de veille (rythme alpha),les yeux ouverts puis fermés. Ce changement d'état deconscience entraîne une modification du tracé; Bergeren déduit que les signaux obtenus ne sont pas un effetparasite, mais proviennent bien du cerveau.
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Electroencéphalogramme Electroencéphalogramme durantdurantles différents stages du sommeilles différents stages du sommeil
Éveillé, ondes de basses amplitudes et rapides
Endormissement, ondes alpha, (8-12 cycles/s)
Sommeil, stage 1: ondes thêta (3-7 cycles/s)
Electroencéphalogramme Electroencéphalogramme durantdurantles différents stages du sommeilles différents stages du sommeil
Sommeil, stage 2 (12-14 cycles/s)
spindles Complexes K
Electroencéphalographie Electroencéphalographie modernemoderne
Spindles Spindles (fuseaux)(fuseaux)
Les spindles (fuseaux) rapides sont trèsuniformes dans leur topographie. Les pics devoltage positifs et négatifs alternent dans lapartie supérieure centrale.
Autres fuseauxAutres fuseaux
L ’assoupissement se fait par l ’intermédiaire desL ’assoupissement se fait par l ’intermédiaire desfuseaux du sommeil qui dépendent de l ’activitéfuseaux du sommeil qui dépendent de l ’activitéréciproque de neurones thalamiques et corticaux.réciproque de neurones thalamiques et corticaux.
neurones thalamocorticaux
Thal
amu
sCo
rte
x
neurones réticulésdu Thalamus
inhibition
Les fuseaux de sommeilLes fuseaux de sommeil
cortical
Réticulaire
thalamocorticalPPSI
pointes Ca2+
neurones corticaux
neurones thalamiquesréticulés isolés
Electroencéphalogramme Electroencéphalogramme durantdurantles différents stages du sommeilles différents stages du sommeil
Sommeil profond, ondes delta (0.5-2 cycles/s)
Sommeil REM, ondes de basses amplitudes et rapides
Comparaison de l ’éveil et duComparaison de l ’éveil et dusommeil REMsommeil REM
Eveillé
Sommeil REM
HoraceHorace Magoun Magoun et et Giuseppe Moruzzi Giuseppe MoruzziLe centre cérébral du sommeil (1949)Le centre cérébral du sommeil (1949)
l Magoun a mis en évidence le rôle particulier d'une structuredu tronc cérébral, la formation réticulée, dans lasynchronisation-désynchronisation des ondes cérébrales. Lastimulation de cette zone cérébrale provoque chez l'animal ladésynchronisation des ondes et le réveil immédiat, alorsqu'une stimulation de la partie postérieure (caudale) plonge lesujet dans le sommeil. Avec Moruzzi, de Pise, Magoun délimitale système réticulaire activateur.
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Michel Jouvet,Michel Jouvet,Le sommeil paradoxal (1959)Le sommeil paradoxal (1959)
l Ce neurobiologiste lyonnais est à l'origine de ladécouverte du sommeil paradoxal. Cet état, caractérisépar une atonie musculaire totale et des ondescérébrales (activité PGO) proches de celles de l'éveil, estselon lui, le support biologique du rêve. Il s'agirait
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L'utilisatlonL'utilisatlon d'électrodes implantées d'électrodes implantéesà demeure...à demeure...
l ...permet d'enregistrer en continu les événements électriquessurvenant au cours du nycthémère tant dans le cerveau(cortex cerébral corps genouillé et pont en particulier) quedans les muscles de la nuque. On enregistre d'autre part lesmouvements des yeux grâce à des électrodes placées de partet d'autre des orbites.
Tiré de: Le rêve. Michel Jouvet: La Recherche
LaLa polygraphie polygraphie ainsi obtenue... révèle l'existence de trois ainsi obtenue... révèle l'existence de troistypes de tracés correspondant à trois comportementstypes de tracés correspondant à trois comportementsdifférents et définissant les trois états.différents et définissant les trois états.
l L'animal est éveillé. L'activité corticale estrapide et de bas voltage et l'on remarqueune activité évoquée discrète au niveau dunoyau genouillé latéral c'est-à-dire durelais visuel du thalamus. Cette activité,contemporaine des mouvements oculaires,traduit l'un des nombreux aspects del'entrée des informations visuelles dans lesystème nerveux central.
Tiré de: Le rêve. Michel Jouvet: La Recherche
EEG
CGL(PGO)
Yeux
muscles
LaLa polygraphie polygraphie ainsi obtenue... révèle l'existence de trois ainsi obtenue... révèle l'existence de troistypes de tracés correspondant à trois comportementstypes de tracés correspondant à trois comportementsdifférents et définissant les trois états.différents et définissant les trois états.
l L'animal est endormi. Il n'y a plus aucunmouvement oculaire. L'activité de la nuque adiminué sans pour autant disparaître car le chata une posture de sommeil au cours de laquelleil existe un certain tonus musculaire. Enfin, ilexiste une activité corticale plus lente et dont levoltage s'est nettement accru tandis qu'il n y apas d activité particulière au niveau du noyaugenouillé lateral.
Tiré de: Le rêve. Michel Jouvet: La Recherche
EEG
CGL(PGO)
Yeux
muscles
LaLa polygraphie polygraphie ainsi obtenue... révèle l'existence de trois ainsi obtenue... révèle l'existence de troistypes de tracés correspondant à trois comportementstypes de tracés correspondant à trois comportementsdifférents et définissant les trois états.différents et définissant les trois états.
l Le sommeil paradoxal se signale enfin pardeux types de phénomènes nouveaux, lesuns toniques, les autres phasiques. Lessignes toniques sont d'une part, l'apparitionau niveau cérebral d'une activité raplde etde bas voltage presque identique à celle del'état d éveil et d'autre part la disparitiontotale du tonus musculaire. Les signesphasiques sont caractérisés par l'apparitionde "pointes" de haut voltage dans certainesstructures cérébrales et plusparticulièrement au niveau du pont, dunoyau genouillé et du cortex occipital(activité PGO) et des phénomènespériphériques tels que d'importantsmouvements oculaires.
Tiré de: Le rêve. Michel Jouvet: La Recherche
EEG
CGL
Yeux
muscles
La partie caudale du locusLa partie caudale du locus coeruleus coeruleus......
Tiré de: Le rêve. Michel Jouvet: La Recherche
commande l'inhibition du tonusmusculaire au cours du sommeilparadoxal. Si l'on détruit cetterégion par coagulation,l'inhibition ne peut alors survenir.L'animal présente alors uncomportement hallucinatoireonirique très spectaculaire. Bienqu'il paraisse éveillé, et qu'ilpuisse attaquer un ennemiimaginaire, ses pupilles sont enmyosis et il ne réagit absolumentpas aux stimulations externes. Enmême temps, il présente les signesspécifiques cérébraux du rêve(pointes PGO). Il est donc légitimede parler de rêve même chez lechat.
Après ablation totale du cerveau en avant du pontAprès ablation totale du cerveau en avant du pont
Tiré de: Le rêve. Michel Jouvet: La Recherche
L'animal présente, à l'état de veille la rigidité de décérébration décrite parSherrington (3 B). En même temps, I'enregistrement polygraphique révèleune importante activite musculaire au niveau de la nuque (3 E). Chez cespréparations, le sommeil paradoxal apparaît regulièrement toutes les 25minutes. Il se caractérise par une atonie totale (3 C et 3 D), par la disparitiontotale de l'activité musculaire, l'apparition de pointes PG0 au niveau du pontet par des mouvements oculaires (3 F).
Tiré de: Le rêve. Michel Jouvet: La Recherche
Après ablation totale du cerveau en avant du pontAprès ablation totale du cerveau en avant du pont
Tiré de: Le rêve. Michel Jouvet: La Recherche
Après ablation totale du cerveau en avant du pontAprès ablation totale du cerveau en avant du pont
État de veille
Muscles
formation réticulée
yeux
Tiré de: Le rêve. Michel Jouvet: La Recherche
État de sommeil paradoxal
Après ablation totale du cerveau en avant du pontAprès ablation totale du cerveau en avant du pont
Muscles
formation réticulée
yeux
Pointes PGO
Le contenu Le contenu émotionel émotionel desdesrêves est très variérêves est très varié
% des rêves
AnxiétéSurprise
ColèreJoie
TristesseHonte
La modalité sensorielle des rêves implique toujours laLa modalité sensorielle des rêves implique toujours lavision qui est complété par d ’autres modalitésvision qui est complété par d ’autres modalités
% des rêves
AuditionVestibulaire
TempératureToucher
olfactionGoût
Vision=100%
Restless leg Restless leg syndromesyndrome
Problèmes de sommeil et âgeProblèmes de sommeil et âge
SomnambulismeSomnambulisme
s’assit sort du lit, marche
retour au lit,s’asseoit se couche
bouge les jambes Adapté de Jacobson et al.
Symptômes de la narcolepsieSymptômes de la narcolepsie
pré
vale
nce
100
70
50
25
0
symptômes
EOS catalepsie hallucinationshypnagogiques
paralysie dusommeil
aminergiqueréticulaire
sensorimoteur
Ctx
pyr
Thalctx
F.retLocus
raphé
Rythmes biologiques et horlogesRythmes biologiques et horlogesdu tronc cérébraldu tronc cérébral
Locus Locus Coereleus Coereleus (chez la souris)(chez la souris)
Cliché Claude Messier, 1989
Noyau RaphéNoyau Raphé
Cliché Claude Messier, 1989