Sommeil et rythmes circadiens et saisonniers

Transcription

1 Sommeil et rythmes circadiens et saisonniers Images tirées de «Fundamental Neuroscience», Academic Press, 1999 Traduction et présentation, Claude Messier, 1999

2 Il y a deux stages principaux dans le sommeil: le sommeil lent et le sommeil REM Ces deux stages sont distingués sur la base de l électroencéphalogramme (EEG) Au début du sommeil, le cerveau se désactive et la conscience du monde extérieur disparaît. Une séquence bien connue d activité thalamocorticale produit un ralentissement des ondes cérébrales

3 La période de sommeil lent ou sommeil non- REM a plusieurs caractéristiques. La facilité à réveiller la personne durant le sommeil lent est proportionnelle à l ampleur du ralentissement de l EEG. Les personnes ne se rappellent peu ou pas d être conscient durant les périodes de sommeil lent profond. Plusieurs fonctions autonomiques et régulatrices diminuent durant cette période. Par contre, l activité endocrine est augmentée.

4 La période de sommeil lent ou sommeil non- REM a plusieurs caractéristiques. Les battements cardiaques, la pression sanguine et la respiration sont tous ralentis. Par contre la libération de l hormone de croissance, et des hormones de la maturation sexuelle (comme l hormone de libération de la gonadotropine) sont à leur maximun durant le sommeil lent. 95% de ces hormones sont libérées durant le sommeil lent.

5 La période de sommeil REM a aussi plusieurs caractéristiques. À plusieurs reprises durant le sommeil, le cerveau se réactive et présente une activité EEG avec des ondes de petite amplitude mais très rapide. Durant cette période, le tonus musculaire est aboli et les yeux présentent un mouvement oscillant rapide.

6 Sommeil REM

7 William Dement,, Les stades du sommeil (1957) En utilisant l'électroencéphalographie de bas voltage et l'enregistrement de la motilité oculaire rapide, Dement a proposé sous la direction de Kleitman une classification simplifiée des stades du sommeil 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 sommeil léger. Petite histoire de la Biologie Onirique La naturalisation des rêves Science et Avenir Hors-Série Le Rêve Dec. 96

8 Les stages du sommeil Éveil sommeil NREM sommeil REM Comportement Polygraphe Stages EMG EEG EOG Sensation et perception Pensée Mouvement claire, générée de l extérieur logique, progressive Continu, volontaire absentes, ou obscurcies logique, persévérative Épisodique, involontaire claire, générée de l intérieur Illogique, bizarre Commandé mais inhibé

9 Les phases de sommeil REM et non- REM alternent durant le sommeil Stages du sommeil Stages du sommeil Sommeil REM Stages du sommeil Distribution du sommeil chez trois sujets

10 Nathaniel Kleitman,, La phase de recouvrement du rêve (1950) Ce physiologiste à l'université de Chicago constate qu'en réveillant ses patients endormis pendant une certaine phase d'activité cérébrale, leur souvenir de rêves est beaucoup plus clair. Il émet alors l'hypothèse que les rêves surviennent pendant cette phase particulière d'activité cérébrale. Hypothèse osée, car il se pourrait bien que les sujets ne se remémorent leurs rêves qu'après une telle phase alors que ces songes se sont déroulés à un autre moment. Il faudrait alors parier de phase de recouvrement du rêve plutôt que de phase du rêve. Petite histoire de la Biologie Onirique La naturalisation des rêves Science et Avenir Hors-Série Le Rêve Dec. 96

11 Activation périodique durant le sommeil Mouvements oculaires EEG Pression sanguine systolique Respiration Pouls Mouvements corporels Temps (minutes)

12 Activation périodique durant le sommeil Les deux ou trois premiers cycles de la nuit sont dominés par un sommeil NREM profond (3-4). Durant les derniers cycles de la nuit, le sommeil NREM est plus léger et les périodes de sommeil REM plus longues Temps (minutes)

13 Les proportions de sommeil REM et NON- REM changent avec l âge Éveil REM NREM naissance conception mort Les observations chez les prématurés indiquent que le sommeil REM prédomine à 26 semaines pour diminuer ensuite.

14 Le sommeil a plusieurs fonctions. Le sommeil permet la conservation d énergie, favorise la récupération après une blessure, et aussi permet de se soustraire au prédateur. L observation que le sommeil NREM est accompagné d une diminution d activité métabolique suggère une fonction de repos et de récupération. Par contre, la quantité importante de sommeil REM durant le développement et l activité cérébrale soutenue durant le sommeil REM suggèrent un rôle dans le développement et la plasticité. Plusieurs études ont montré l importance du sommeil REM pour la consolidation des souvenirs

15 Hans Berger, L'inventeur de "l'electroencephalogramm"(1928) Pour la première fois, cette technique, imaginée par ce neurophsychiatre allemand, mesure l'activité électrique produite par le cortex. Elle enregistre l'activité cérébrale des patients en état de veille (rythme alpha), les yeux ouverts puis fermés. Ce changement d'état de conscience entraîne une modification du tracé; Berger en déduit que les signaux obtenus ne sont pas un effet parasite, mais proviennent bien du cerveau. Petite histoire de la Biologie Onirique La naturalisation des rêves Science et Avenir Hors-Série Le Rêve Dec. 96

16 Electroencéphalogramme durant les 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)

17 Electroencéphalogramme durant les différents stages du sommeil Sommeil, stage 2 (12-14 cycles/s) spindles Complexes K

18 Electroencéphalographie moderne

19 Spindles (fuseaux) Les spindles (fuseaux) rapides sont très uniformes dans leur topographie. Les pics de voltage positifs et négatifs alternent dans la partie supérieure centrale.

20 Autres fuseaux

21 L assoupissement se fait par l intermédiaire des fuseaux du sommeil qui dépendent de l activité réciproque de neurones thalamiques et corticaux. Thalamus Cortex neurones réticulés du Thalamus inhibition neurones thalamocorticaux

22 Les fuseaux de sommeil neurones corticaux cortical neurones thalamiques réticulés isolés Réticulaire pointes Ca 2+ PPSI thalamocortica

23 Electroencéphalogramme durant les différents stages du sommeil Sommeil profond, ondes delta (0.5-2 cycles/s) Sommeil REM, ondes de basses amplitudes et rapide

24 Comparaison de l éveil et du sommeil REM Eveillé Sommeil REM

25 Horace Magoun et Giuseppe Moruzzi Le centre cérébral du sommeil (1949) Magoun a mis en évidence le rôle particulier d'une structure du tronc cérébral, la formation réticulée, dans la synchronisation-désynchronisation des ondes cérébrales. La stimulation de cette zone cérébrale provoque chez l'animal la désynchronisation des ondes et le réveil immédiat, alors qu'une stimulation de la partie postérieure (caudale) plonge le sujet dans le sommeil. Avec Moruzzi, de Pise, Magoun délimita le système réticulaire activateur. Petite histoire de la Biologie Onirique La naturalisation des rêves Science et Avenir Hors-Série Le Rêve Dec. 96

26 Michel Jouvet, Le sommeil paradoxal (1959) Ce neurobiologiste lyonnais est à l'origine de la découverte du sommeil paradoxal. Cet état, caractérisé par une atonie musculaire totale et des ondes cérébrales (activité PGO) proches de celles de l'éveil, est selon lui, le support biologique du rêve. Il s'agirait Petite histoire de la Biologie Onirique La naturalisation des rêves Science et Avenir Hors-Série Le Rêve Dec. 96

27 L'utilisatlon d'électrodes implantées à demeure......permet d'enregistrer en continu les événements électriques survenant au cours du nycthémère tant dans le cerveau (cortex cerébral corps genouillé et pont en particulier) que dans les muscles de la nuque. On enregistre d'autre part les mouvements des yeux grâce à des électrodes placées de part et d'autre des orbites. Tiré de: Le rêve. Michel Jouvet: La Recherche

28 La polygraphie ainsi obtenue... révèle l'existence de trois types de tracés correspondant à trois comportements différents et définissant les trois états. L'animal est éveillé. L'activité corticale est rapide et de bas voltage et l'on remarque une activité évoquée discrète au niveau du noyau genouillé latéral c'est-à-dire du relais visuel du thalamus. Cette activité, contemporaine des mouvements oculaires, traduit l'un des nombreux aspects de l'entrée des informations visuelles dans le système nerveux central. Tiré de: Le rêve. Michel Jouvet: La Recherche EEG CGL(PGO) Yeux muscles

29 La polygraphie ainsi obtenue... révèle l'existence de trois types de tracés correspondant à trois comportements différents et définissant les trois états. L'animal est endormi. Il n'y a plus aucun mouvement oculaire. L'activité de la nuque a diminué sans pour autant disparaître car le chat a une posture de sommeil au cours de laquelle il existe un certain tonus musculaire. Enfin, il existe une activité corticale plus lente et dont le voltage s'est nettement accru tandis qu'il n y a pas d activité particulière au niveau du noyau genouillé lateral. Tiré de: Le rêve. Michel Jouvet: La Recherche EEG CGL(PGO) Yeux muscles

30 La polygraphie ainsi obtenue... révèle l'existence de trois types de tracés correspondant à trois comportements différents et définissant les trois états. Le sommeil paradoxal se signale enfin par deux types de phénomènes nouveaux, les uns toniques, les autres phasiques. Les signes toniques sont d'une part, l'apparition au niveau cérebral d'une activité raplde et de bas voltage presque identique à celle de l'état d éveil et d'autre part la disparition totale du tonus musculaire. Les signes phasiques sont caractérisés par l'apparition de "pointes" de haut voltage dans certaines structures cérébrales et plus particulièrement au niveau du pont, du noyau genouillé et du cortex occipital (activité PGO) et des phénomènes périphériques tels que d'importants mouvements oculaires. Tiré de: Le rêve. Michel Jouvet: La Recherche EEG CGL Yeux muscles

31 La partie caudale du locus coeruleus... commande l'inhibition du tonus musculaire au cours du sommeil paradoxal. Si l'on détruit cette région par coagulation, l'inhibition ne peut alors survenir. L'animal présente alors un comportement hallucinatoire onirique très spectaculaire. Bien qu'il paraisse éveillé, et qu'il puisse attaquer un ennemi imaginaire, ses pupilles sont en myosis et il ne réagit absolument pas aux stimulations externes. En même temps, il présente les signes spécifiques cérébraux du rêve (pointes PGO). Il est donc légitime de parler de rêve même chez le chat. Tiré de: Le rêve. Michel Jouvet: La Recherche

32 Après ablation totale du cerveau en avant du pont Tiré de: Le rêve. Michel Jouvet: La Recherche

33 Après ablation totale du cerveau en avant du pont L'animal présente, à l'état de veille la rigidité de décérébration décrite par Sherrington (3 B). En même temps, I'enregistrement polygraphique révèle une importante activite musculaire au niveau de la nuque (3 E). Chez ces préparations, le sommeil paradoxal apparaît regulièrement toutes les 25 minutes. Il se caractérise par une atonie totale (3 C et 3 D), par la disparition totale de l'activité musculaire, l'apparition de pointes PG0 au niveau du pont et par des mouvements oculaires (3 F). Tiré de: Le rêve. Michel Jouvet: La Recherche

34 Après ablation totale du cerveau en avant du pont Muscles État de veille formation réticulée yeux Tiré de: Le rêve. Michel Jouvet: La Recherche

35 Après ablation totale du cerveau en avant du pont État de sommeil paradoxal Pointes PGO Muscles formation réticulée yeux Tiré de: Le rêve. Michel Jouvet: La Recherche

36 Le contenu émotionel des rêves est très varié % des rêves Anxiété Surprise Colère Joie Tristesse Honte

37 La modalité sensorielle des rêves implique toujours la vision qui est complété par d autres modalités % des rêves Audition Vestibulaire Température Toucher olfaction Goût Vision=100%

38 Restless leg syndrome

39 Problèmes de sommeil et âge

40 Somnambulisme s assit sort du lit, marche retour au lit,s asseoit se couche bouge les jambes Adapté de Jacobson et al.

41 Symptômes de la narcolepsie 100 prévalence EOS catalepsie hallucinations hypnagogique s symptômes paralysie du sommeil

42 aminergique réticulaire sensorimoteur Ctx pyr Thalctx F.ret Locus raphé

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46 Rythmes biologiques et horloges du tronc cérébral

47 Locus Coereleus (chez la souris) Cliché Claude Messier, 1989

48 Noyau Raphé Cliché Claude Messier, 1989