Introduction
Le sommeil peut être
définit de plusieurs manières :
- Un état physiologique d'inconscience qui est facilement et complètement
réversible suite a des stimuli " limités ou réduits
" car nous ne réagissons pas au stimuli de faible intensité;
- Un état physiologique d'inconscience relative associée à
une inaction des muscles volontaires et dont le besoin se reproduit périodiquement.
L'homme passe en moyenne un tiers de sa vie à dormir. Toutes les 24H, chacun d'entre nous ressent un besoin insurmontable de dormir. Le fait que nous dormions tous et qu'il paraît si important de gagner le sommeil suggère que celui-ci remplisse une fonction extrêmement importante qui nous permet de demeurer en vie sur Terre. Aussi bien qu'une nécessité vitale, le sommeil est un composant essentiel de la santé. Les effets évidents de la privation de sommeil chez l'homme sont les maladies (troubles du sommeil, perte de la " mémoire courte ", problèmes de croissance, déprimes….) Ou les troubles du comportement (amertume, mélancolie, inattention, manque de concentration) car le cerveau doit " dormir " (c'est à dire que le sommeil est un processus par lequel le corps entier, y compris le système nerveux peut être régénéré) et ne peut se reposer lorsque l'on est éveillé. Si un tel repos est exigé pour la récupération et la restitution des tissus neuronaux, alors le sommeil est le seul moyen actuel d'y parvenir.
De la constatation qu'en vivant selon ses rythmes biologiques, on vit plus sainement, est née la chronobiologie, discipline scientifique créée par Alain Reinberg il y a moins de vingt-cinq ans. Sa découverte est fondamentale : tous les êtres vivants, vivent selon des rythmes précis influencés par des facteurs de temps extérieurs : Cycle quotidien correspondant au rythme circadien (alternance jour et nuit), lunaire (mensuel) et solaire (annuel). Ces rythmes sont synchronisés entre eux et contrôlés par l'horloge interne, encore appelée horloge biologique ou horloge endogène.
La chronobiologie consiste à étudier la structure temporelle des organismes en identifiant les rythmes biologiques dans les cadres de leur manifestation et de leurs possibles perturbations.
Notre étude va nous permettre d'étudier le rythme biologique considéré comme le plus important pour la survie d'un homme : le sommeil. Certaines personnes en ont-elles plus besoin que d'autres ? Quels sont les facteurs qui influent sur le rythme du sommeil ? Quels sont les rythmes du sommeil ? Par quoi sont-ils contrôlés?
I : De quoi le sommeil est-il composé?
La quantité et les besoins en sommeil chez l'homme varient en fonction de son âge. Ainsi un nouveau-né a besoin de 16h de sommeil qui sera " fragmenté " en 7 parties sur l'ensemble de la journée. Plus l'enfant grandi, plus la durée de son sommeil diminue et se fait en un cycle. Chez l'adulte, le sommeil dure en moyenne 7 à 8h. (voir graphique)
Les recherches prouvent que le sommeil est périodique, c'est à dire qu'il est constitué de trois états d'éveil : la vigilance, le sommeil et le rêve qui constitue elle-même cinq phases. L'organe montrant les changements les plus importants au cours du sommeil est le cerveau. Ainsi, grâce à un électroencéphalogramme qui montre un enregistrement de l'activité cérébrale, la plus grande partie du sommeil humain peut être évaluée. Mais des mesures complémentaires doivent être effectuées pour détecter le sommeil paradoxal. Des électrodes sont placées autour des yeux pour détecter les mouvements oculaires ( visualisées par l'électro-oculogramme) et aussi placées sur les muscles du menton ou du cou, afin de mesurer la tonicité musculaire au repos, traduite en image par l'électromyogramme.
Le sommeil suit chaque
nuit un cycle régulier. On distingue deux formes de sommeil :
- le sommeil non-paradoxal ou sommeil lent, est composé lui-même
de quatre phases différentes,
- le sommeil paradoxal ou sommeil à " mouvement oculaire rapide
"
Les enfants passent environ 50% du temps de leur sommeil dans une phase de sommeil
non-paradoxal et les autres 50% dans une phase de sommeil paradoxal. En ce qui
concerne les adultes, ils passent 20% de sommeil paradoxal et 80% de sommeil
lent. Quant aux personnes âgées, moins de 15% de la durée
de leur sommeil se fait dans le sommeil paradoxal. (Voir Graphiques)
Proportion du sommeil paradoxal et du sommeil profond selon l'âge
Chaque nuit, notre sommeil
subit successivement cinq phases différentes : les phases 1, 2, 3, 4
du sommeil lent et le sommeil paradoxal. Le sommeil profond commence en réalité
à la phase 3 et le rêve arrive pendant le sommeil paradoxal.
Quand un cycle est terminé, c'est à dire à la fin du sommeil
paradoxal, un cycle redémarre avec la phase 1. Le premier cycle est constitué
d'une période de sommeil lent relativement longue et une courte période
de sommeil paradoxal. De cycle en cycle, la longueur des périodes de
sommeil paradoxal augmente au détriment de la longueur des périodes
de sommeil lent.
Sachant qu'un cycle dure de 90 à 110 minutes en moyenne, suivant les
personnes, on estime qu'un individu passe 4 à 5 cycles par nuit. Nous
pouvons les repérer car il y a une seule phase de sommeil paradoxal par
cycle et que ce sommeil se traduit par des mouvements oculaires très
rapides. Donc on peut constater 4 à 5 phases de mouvement oculaire rapide. (
Il y en a 4 dans « mouvements oculaires », voir annexe).
Phase I :
entrée dans le sommeil
5% du sommeil
- Transition de quelques minutes entre l'éveil et la somnolence.
- Mouvements oculaires très lents
- Activité musculaire ralentie
- Contractions musculaires soudaines (appelées aussi myoclonies hypniques)
La moindre stimulation peut ramener l'individu à un état d'éveil
immédiat et lucide. Il sert essentiellement à mettre en route
les mécanismes biochimiques et physiologiques qui vont avoir lieu lors
du sommeil.
Phase II :
sommeil léger
45% du sommeil
-Mouvements oculaires arrêtés
-Les paupières se ferment et s'ouvrent lentement.
-Ralentissement de l'activité cérébrale
-Baisse de la température corporelle
-Respiration régulière mais ralentie
Ce type de sommeil constitue à lui seul, un peu moins de la moitié
d'un cycle total.
Phase
III : sommeil profond
7% du sommeil
-Pas de mouvements oculaires
-Activité ondulatoire ralentie ( = phases
cérébrales lentes)
C'est une période de sommeil réparateur : il régénère
et construit, efface la fatigue, redistribue l'énergie, c'est principalement
à ce moment que les hormones de croissances sont sécrétées.
Phase
IV : sommeil le plus profond
15% du sommeil
-Pas de mouvements oculaires
-Pas d'activité musculaire
Cette phase prépare à l'émergence du sommeil paradoxal.
Sommeil
paradoxal :
28% du sommeil
-Respiration plus rapide, irrégulière et peu profonde
-Mouvement oculaire rapide
-Muscles des membres temporairement paralysés
-Augmentation du rythme cardiaque et de la tension artérielle
C'est la phase de sommeil ayant un lien direct avec le rêve.
Partage d'un cycle de sommeil en phases différentes
Il est clair que chaque phase de sommeil a des caractéristiques qui lui sont propres et qu'elles sont toutes dépendantes les unes des autres. Il faut donc un mécanisme qui permette de sombrer dans le sommeil puis de passer d'une phase à une autre et enfin de basculer dans l'éveil. C'est à dire un régulateur de sommeil capable de nous pousser à l'endormissement puis au réveil selon le rythme circadien.
II : Par quels mécanismes le sommeil est-il
régulé?
Après avoir exécuté des expériences d’isolement temporel avec des volontaires, il se trouve que la plupart des gens ont une périodicité naturelle d’environ 25H qui coïncide à peu près avec nos journées de 24H. La persistance d’un rythme de sommeil circadien (d’environ 24H) lorsque les signaux environnementaux du temps (jour/nuit…) sont absents est la preuve que le rythme circadien provient de l’organisme et non d’un stimulus externe quotidien. On sait que ce stimulateur interne est situé dans le cerveau, plus précisément dans l’hypothalamus. Ce stimulateur s’active quotidiennement. Il est réglé par des signaux environnementaux auxquels il associe un comportement. EX : Obscurité/sommeil, Lumière/activité L’hypothalamus est un organe contenant des cellules endocrines c’est à dire qu’elle produit des hormones. Ces hormones servent à activer le sommeil. Ils sont sécrétés par l’hypothalamus suivant un rythme circadien.
Les mécanismes mis en jeu lors du sommeil : la "machine onirique"
La libération de la
mélatonine suit un rythme circadien qui est sous l’influence de la lumière et
non du sommeil. La nuit seulement, la mélatonine est produite afin d’aider le
corps à réguler les cycles sommeil/éveil. Plus la nuit est longue, plus sa production
dure longtemps. En mesurant cette durée, le cerveau est capable de déterminer
la longueur du jour et donc de la saison. La mélatonine n’a aucun effet hypnotique
mais son administration peut aider à synchroniser l’organisme lorsque les rythmes
circadiens sont perturbés (EX : Lors d’un décalage horaire) Lorsque le Soleil
se lève, les cellules de la rétine perçoivent la forte luminosité et envoient
le message à l'hypothalamus qui va inhiber la synthèse de la mélatonine, qui
est la donneuse de temps de l'horloge biologique, et qui indique à l'organisme
que la nuit tombe pour le préparer au repos. Cependant, si la lumière stoppe
la synthèse de l'hormone, l'obscurité ne la déclenche qu'à des moments ou phases,
définis à l'avance par l'horloge endogène. Le taux de sérotonine est élevé pendant
le "jour" (lumière) et bas pendant la "nuit" (obscurité) Et inversement, le
taux de mélatonine est bas le jour et élevé la nuit. La quantité de mélatonine
déversée dans le sang agit comme une horloge centrale pour tout l'organisme,
elle prépare le corps au repos la nuit ; et inversement, lorsque la lumière
inhibe sa synthèse, le corps se prépare à une nouvelle journée d'activité. Plusieurs
substances chimiques du cerveau (dopamine, noradrénaline et sérotonine), agissent
comme neurotransmetteurs et régulent l'activité des neurones impliqués dans
le cycle du sommeil. L'intervention de la sérotonine a été facile à mettre en
évidence. Cette substance est nécessaire pour l'obtention d'un sommeil normal,
bien qu'elle ne constitue qu'un des nombreux éléments du processus et qu'elle
ne soit pas suffisante en elle-même. Le rôle que jouent la noradrénaline et
la dopamine dans le sommeil est moins clair. La sécrétion de prolactine est
étroitement associée au sommeil en général. Elle commence 30 à 90 minutes après
le début du sommeil et augmente pendant celui-ci. Les taux maximaux sont atteints
avant le réveil. Dans les mécanismes du sommeil, la plupart des neurotransmetteurs
qui entrent en jeu sont : l’acétylcholine (Ach), la glycine (Gly), le glutamate
(Glu), l’histamine (HA), et le GABA (Acide gamma-amino-butyrique) L’éveil est
un réseau complexe entretenu par les stimulations de l’environnement et du milieu
interne. L’endormissement est le résultat du blocage de l’éveil à un moment
donné de notre horloge biologique par un système « anti-éveil » mis en route
dans l’hypothalamus grâce à la sérotonine (5-HT)
Conclusion
D'après nos recherches, nous pouvons constater que le sommeil est un rythme bien particulier, décomposé en plusieurs phases différentes qui jouent un rôle primordial dans le maintient en état de sommeil ou de rêve et dans la régénération de l'énergie. Ainsi le sommeil est essentiel chez l'homme. Suivant l'âge, la durée de sommeil est variable car c'est pendant le sommeil que certaines hormones sont distribuées (hormones de croissance) ainsi un enfant a plus besoin de sommeil qu'un adulte.
Les hormones ont aussi une place importante dans l'organisation du sommeil humain car ce sont elles qui l'activent et l'inhibent. De plus il a été prouvé que les hormones se déclenchait grâce à une horloge interne qui suit un rythme quasi-circadien et donc que l'environnement était moins à l'origine du sommeil que les hormones. Les hormones sont donc un régulateur du sommeil.
La mélatonine est une des hormones principale qui donne une périodicité au sommeil. Pour l’homme, il est donc impensable de vivre sans sommeil.
Les connaissances
acquises permettent d’en savoir plus sur les secrets du sommeil, mais il
subsiste encore une grande
partie du sommeil qui n’a pas encore été découverte
et qui reste un mystère pour l’homme.