Sommeil et ses troubles

Le sommeil ne permet pas seulement de reprendre des forces, il est indispensable au développement cérébral ou encore pour assurer certaines fonctions métaboliques. Limiter son temps de sommeil expose à des risques concernant la vigilance, l’apprentissage, le surpoids, etc. Les troubles du sommeil sont quant à eux à l’origine de pathologies touchant diverses spécialités médicales telles que la pneumologie, la neurologie, l’ORL, la psychiatrie, la pédiatrie… La recherche sur le sommeil mérite donc toute l’attention de la communauté scientifique.

Dossier réalisé en collaboration avec Pierre-Hervé Luppi (Unité Inserm 1028 ) et Isabelle Arnulf (Unité Inserm 975 /Unité des pathologies du sommeil à l'hôpital de la Pitié Salpêtrière) - Novembre 2011.

Qu’est-ce que le sommeil ?

Le sommeil s’oppose à l’éveil. Il fait intervenir différents mécanismes cérébraux qui régulent le rythme jour / nuit, la durée quotidienne de sommeil et sa qualité. Il existe plusieurs stades qui se caractérisent chacun par un niveau d’activité cérébrale et musculaire.

Les différents stades du sommeil

La structure du sommeil est connue depuis une cinquantaine d'années. Il en existe deux types : lent (activité cérébrale ralentie) et paradoxal (activité cérébrale intense). La nuit est composée d’une succession de 4 à 5 cycles d’environ 90 minutes de ces deux types de sommeil.

Activations des zones du cerveau (en rouge et jaune) lors des différentes phases de sommeil, observées par électroencéphalogramme (EEG)

Activations des zones du cerveau (en rouge et jaune) lors des différentes phases de sommeil, observées par électroencéphalogramme (EEG)

L’alternance jour / nuit

Dormir la nuit et veiller le jour est possible grâce à une horloge biologique interne modulée par des facteurs environnementaux. Cette horloge interne, déterminée par l’activité génétiquement programmée de cellules de l’hypothalamus du cerveau, a spontanément une période légèrement supérieure à 24 heures, indépendamment de l’environnement. L’horloge interne régule notamment la température corporelle qui, en s’abaissant, entraîne une baisse de vigilance. Elle est au minimum vers 3-4 heures du matin et au maximum entre 16 et 19 heures.

Deux mécanismes sont capables de détecter les variations de la lumière et les rythmes de la vie sociale pour resynchroniser cette horloge si nécessaire.

Parmi ces deux mécanismes, la mélatonine permet d’avancer ou retarder l’endormissement pour s’adapter aux changements saisonniers de luminosité. La rétine contient en effet des cellules sensibles au degré de luminosité qui transmettent l’information au noyau suprachiasmatique situé à la base de l’hypothalamus. Ce dernier relaie l'information jusqu’à une petite glande, l’épiphyse ou glande pinéale, qui secrète la mélatonine. Dès que la lumière baisse, la libération de l’hormone augmente. Inversement, une lumière forte le soir retardera l’endormissement.

L’activité sociale sert également de synchroniseur des phases sommeil / réveil via d’autres mécanismes. L’horloge biologique est par exemple retardée par des jeux informatiques le soir ou des sorties tardives très fréquentes.

Le sommeil, une affaire de neurobiologie

En parallèle de cette horloge biologique, plusieurs mécanismes régulent le temps de veille et de sommeil. Tout d'abord, il existe au moins cinq systèmes d’éveil qui interagissent entre eux. Leur mise en veille permettrait l’endormissement. A cela, s’ajouterait un effet « seuil » de l’adénosine, produit du métabolisme neuronal, qui induirait le sommeil lorsque l’éveil est trop prolongé. Pendant l’éveil, cette substance s’accumule dans le cerveau jusqu’à un certain seuil qui finit par inhiber l’activité cérébrale et déclencher le sommeil. L’adénosine est ensuite éliminée pendant le sommeil et un seuil bas provoque le réveil. A noter, le café ou le thé bloquent les récepteurs à l’adénosine et maintiennent donc éveillé.

Pendant la nuit, les systèmes de neurones qui maintiennent l’éveil seraient inactivés pour permettre le sommeil. Ils utilisent plusieurs neurotransmetteurs, notamment la sérotonine et la dopamine, la noradrénaline, cibles d’action des amphétamines et enfin l’histamine et l’orexine au niveau de l’hypothalamus. L’histamine est devenue à ce titre une cible thérapeutique récente pour lutter contre lanarcolepsie.

Près de 10 % d’insomniaques

Selon une enquête menée en 2009 par l’Institut du sommeil et de la vigilance, les jeunes adultes de 25 à 35 ans dorment 7 à 8 heures par jour ; le temps de sommeil est inférieur à 6h - 7h entre 35 et 55 ans. Près de 30 % des Français dorment moins de 7 heures par nuit.

Etude de la somnolence au volant menée par le Groupe d’études neurophysiologie pharmacologie sommeil et somnolence

Etude de la somnolence au volant menée par le Groupe d’études neurophysiologie pharmacologie sommeil et somnolence

Environ 20 à 30 % de la population se plaint de troubles du sommeil dont 15-20 % d’insomnie modérée et 9-10 % d’insomnie sévère. La somnolence diurne excessive affecte près de 8 % de la population, avec des conséquences directes sur la santé publique. Un décès sur trois sur la route est lié à un endormissement au volant.

En outre, il existe plusieurs troubles moteurs ou respiratoires liés au sommeil qui entraînent des comorbidités et une somnolence excessive ; 5 à 7 % de la population générale souffre d’apnées du sommeil (15% après 70 ans) et 8,4 % présente un syndrome des jambes sans repos dont 2 % de formes sévères et très sévères.

Source : Rapport sur le sommeil, décembre 2006. Ministère de la Santé et des solidarités.

 

La durée de sommeil varie au cours de la vie
La durée de sommeil et l’horloge biologique évoluent au cours de la vie. Cette dernière n’est pas « mûre » à la naissance puis se stabilise jusqu’à l’adolescence. A cette période, les jeunes se couchent volontairement plus tard (la lumière des écrans retarde encore plus le moment de l’endormissement) et se réveillent tardivement. Après 60 ans, en revanche, les individus s’éveillent plus tôt. Les durées de sommeil évoluent également : un nouveau-né dort 18 heures, un enfant de 10 ans dort environ 10 heures et un adulte environ 7h30. La très grande majorité des adultes est calée sur cette durée moyenne mais une certaine variabilité génétique semble expliquer des besoins plus ou moins importants de sommeil ou des différences de qualité de sommeil.

Sommeil et santé

Le cerveau est programmé pour nous imposer le sommeil régulièrement pour plusieurs heures par jour. Cela permet à l’organisme d’assurer des fonctions nécessaires au développement et à la santé.

Le sommeil est indispensable au développement et à la maturité cérébrale. Il permet la mise en place de certains circuits neuronaux. Un animal privé de sommeil n’acquiert par exemple pas la vision. En outre, il contribue à l’apprentissage et à la gestion des émotions. Une donnée associée à une émotion négative sera mémorisée et expurgée de son émotion négative au cours d'une nuit de sommeil.

Le sommeil assure des fonctions métaboliqueset de développement en régulant la production de plusieurs hormones : hormone de croissance chez les enfants, cortisol, insuline, hormones de l’appétit (leptine, ghréline). Les privations chroniques de sommeil pourraient expliquer en partie l’augmentation de l’obésité et du diabète tardif. En outre, des suivis de cohorte ont démontré le lien entre temps de sommeil réduit et obésité chez des enfants et des adultes. Les sujets qui ne dorment pas assez grignotent davantage et ont plus faim.

La qualité du sommeil est également associée à celle de la réponse immunitaire grâce notamment à la production de cytokines, avec des conséquences probables sur la susceptibilité aux infections ou la prédisposition au développement de tumeurs.

Sommeil et cognition
Le sommeil est indispensable à la consolidation des informations mémorisées pendant l’éveil. Il est donc largement impliqué dans l’apprentissage récent. Une personne qui s’endort sur une tâche tout juste apprise, améliore sa mémorisation de 30 %. Ce lien entre sommeil et cognition est prouvé mais les mécanismes cérébraux impliqués ne sont pas clairs. Ce qui est sûr, c’est qu’une restriction de sommeil à moins de 5 heures par nuit entraîne des défauts majeurs d’apprentissage. Un risque à faire connaître notamment auprès des jeunes.

Les maladies et les troubles du sommeil

Les insomnies sévères se caractérisent par des problèmes d’endormissement ou des réveils nocturnes plusieurs nuits par semaine et pendant des mois.

La compréhension de ce phénomène a peu progressé au cours des vingt dernières années et beaucoup considèrent qu’il s’agit d’un épiphénomène de troubles anxieux ou dépressif. Trois facteurs contribuent cependant à ce trouble : une prédisposition génétique, un facteur déclenchant (événement stressant, dépression) et un facteur de chronicisation qui entretient les insomnies.

 

Le traitement des insomnies : médicamenteux ou non
Près de 10% des Français sont atteints d’insomnie chronique et 18,3 % de la population consomme des anxiolytiques ou des somnifères, dont la moitié d’entre eux régulièrement*. Ces somnifères sont en général des benzodiazépines qui ralentissent l’activité cérébrale mais de manière non spécifique. Pour lutter contre l’hyper-éveil propre aux insomniaques, la recherche thérapeutique s’oriente vers des molécules qui bloquent spécifiquement les circuits d’éveil. C’est le cas des médicaments anti-orexine ou anti-histamine, en développement dans le traitement de l’insomnie. En parallèle, la thérapie cognitivo-comportementale apporte des résultats intéressants. Elle propose une éducation au sommeil (retarder l’heure du coucher, ne pas rester au lit éveillé, ne pas consommer d’excitants, ne pas faire de sport tard, etc.) et améliore la gestion du stress.
* Source : Rapport sur le sommeil, décembre 2006. Ministère de la Santé et des solidarités.

La narcolepsie (hypersomnie) est une maladie rare qui touche 2 personnes pour 10 000 et débute le plus souvent à l'adolescence. Il s’agit d’une incapacité à maintenir l’éveil plus d’une à deux heures de suite entraînant un endormissement quasiment incontrôlable. Il s’y ajoutent des attaques de cataplexie se traduisant par un relâchement musculaire brusque en pleine activité et des hallucinations qui sont en fait des rêves éveillés. Ces crises sont souvent déclenchées par une émotion positive comme un fou rire. Cela s'explique par une perte des neurones à orexine (aussi appelé hypocrétine) par un mécanisme probablement auto-immun. A ce titre, cette maladie offre un très bon modèle d’étude des mécanismes d’éveil liés à l’orexine.

Les parasomnies correspondent aux comportements anormaux pendant le sommeil, notamment le somnambulisme qui touche 17 % des enfants et 4 % des adultes. Il survient pendant le sommeil lent profond. Le cerveau associe le contenu mental d’un rêve et la perception de l’environnement (obstacles, marches d’escalier, etc). Il existe une forte prédisposition génétique. D’autres troubles comportementaux surviennent pendant le sommeil paradoxal et affectent préférentiellement les plus de 50 ans. Les symptômes sont alors très bruyants et parfois violents, amenant les patients à consulter. Ce comportement est souvent annonciateur de la maladie de Parkinson.

Troubles moteurs du sommeil

Le syndrome des jambes sans repos correspond à une impatience dans les jambes doublée d’un besoin impératif de bouger le soir et la nuit, nuisant à l’endormissement et fragmentant le sommeil. Ce syndrome s’accompagne le plus souvent de mouvements involontaires durant la nuit et s’expliquerait par un déficit en dopamine, substance permettant la transmission de l’information entre les neurones, dans la moelle épinière. On retrouve parfois une carence en fer, ou une maladie des nerfs des jambes mais le plus souvent, le cerveau et les nerfs sont indemnes. Dans ces cas, une histoire familiale existe dans près de 90% des cas. Quatre gènes prédisposent au syndrome des jambes sans repos. Un traitement à base de fer et des médicaments qui facilitent la transmission de l'influx nerveux utilisant la dopamine peuvent soulager les symptômes.

Troubles respiratoires du sommeil

Le syndrome d'apnées du sommeil concerne surtout les personnes de 50-70 ans et celles en surpoids. La personne arrête plusieurs fois de respirer par nuit en raison de l’obstruction de sa gorge par sa langue et par le relâchement des muscles du pharynx lié au sommeil. Cela provoque des micro-éveils qui permettent la contraction réflexe de ces muscles et la libération des voies respiratoires. Le patient n’est pas conscient de ce phénomène et consulte le plus souvent pour une fatigue persistante. Cette maladie augmente le risque cardiovasculaire par la décharge excessive d’adrénaline provoquée par les apnées et le manque d’oxygène. Il existe également un risque cérébral lié à l’absence d’oxygénation courte mais répétée au cours des nuits.

Une recherche fondamentale et clinique

Les chercheurs tentent de décrypter les mécanismes impliqués dans le sommeil afin de comprendre les troubles et maladies qui lui sont liées et d’y apporter des solutions thérapeutiques.

Electrodes d'enregistrement en cartographie EEG et polygraphie de sommeil. La cartographie EEG nécessite de positionner 16 (au moins) ou 19 électrodes d'enregistrement (système 10 - 20 international) sur le scalp et des électrodes d'enregistrement polygraphique des mouvements oculaires (EOG), de l'activité des muscles du menton (EMG), des diverses respirations (nasale, buccale, thoracique, abdominale) par des capteurs appropriés, en plus de l'électrocardiogramme (ECG) et des mouvements du lit, au cours d'enregistrement de sommeil de nuit.

Electrodes d'enregistrement en cartographie EEG et polygraphie de sommeil.

La connaissance des mécanismes du sommeil a progressé au cours des dernières années grâce à de nouvelles techniques : imagerie cérébrale notamment l’IRM fonctionnelle, enregistrement de l’activité cérébrale grâce à des électrodes implantées, marqueurs d’activation neuronaux qui permettent d’identifier la nature des neurotransmetteurs impliqués. Ces éléments combinés aident à reconstituer progressivement les réseaux actifs pendant le sommeil lors des différents stades. Bientôt, de nouvelles techniques permettront d’aller plus loin, notamment l’optogénétique qui permet « d’allumer » ou « d’éteindre » des neurones sur commande et d’observer leur rôle.

Les scientifiques cherchent également à découvrir des mécanismes impliqués dans les maladies du sommeil : ceux de l’apnée du sommeil qui provoquent le relâchement des muscles, ceux de la narcolepsie qui entraînent la perte du tonus musculaire sous le coup des émotions positives. Ils cherchent également à déterminer des points communs avec d’autres pathologies qui pourraient par exemple expliquer la coexistence fréquente de dépression et d’insomnie, peut être via la sérotonine.

La recherche clinique tient également une place importante avec des travaux de criblage génétique, l’étude des comorbidités cardiovasculaires et neurologiques des patients souffrant d’apnée du sommeil ou encore l’étude de pathologies neurologiques associées au sommeil. C’est le cas de la maladie de Parkinson. Les patients qui développent la maladie présentent le plus souvent une grande agitation nocturne en phase de sommeil paradoxal (voir encadré).

 

Parasomnies et maladie de Parkinson
Certaines personnes atteintes de la maladie de Parkinson souffrent également d’agitations nocturnes au cours du sommeil paradoxal. Un défaut d’atonie musculaire, normalement observé chez les dormeurs pendant cette phase, entraîne ces individus à vivre leur cauchemar avec des gestes brusques, voire violents. Cependant, curieusement, le syndrome parkinsonien disparaît transitoirement pendant ces crises. Les patients s’expriment beaucoup mieux et sont capables d’effectuer des gestes rapides. Ces observations suggèrent que le message délétère à l’origine la maladie, véhiculé par des structures nerveuses du cortex cérébral, serait amoindri ou court-circuité pendant le sommeil paradoxal. Comprendre les mécanismes impliqués pendant cette phase de sommeil pourrait donc permettre de prévenir ou retarder l’apparition de la maladie de Parkinson en développant de nouvelles thérapeutiques.
Source : I. Arnulf. La motricité redevient-elle normale en sommeil paradoxal ? Le trouble comportemental en sommeil paradoxal. Revue neurologique 166 (2010) 785-792

Enfin, plusieurs équipes travaillent à l’étude des conséquences sur la population des troubles liés au sommeil. Les études épidémiologiques visent à mesurer plus précisément la fréquence de ces troubles en population générale et au sein de sous-groupes tels que les personnes âgées ou les enfants, déterminer les facteurs de risque et les pathologies associées, ainsi que les conséquences de ces troubles sur la vie courante : apprentissage, activité professionnelle, conduite automobile…De même, les chercheurs évaluent l’efficacité des programmes d’éducation à la santé et au sommeil afin d’en optimiser les contenus.

Pour aller plus loin

Communiqués de presse

Actualités

Liens utiles

Vidéos

^ Haut de page
Voir Modifier Créer ici
Facebook Twitter Google+ Linkedin Viadeo Delicious StumbleUpon Evernote Scoop it Netvibes