BASES NEUROPHYSIOLOGIQUES DE L ALTERNANCE VEILLE-SOMMEIL

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1 BASES NEUROPHYSIOLOGIQUES DE L ALTERNANCE VEILLE-SOMMEIL DR PHILIP Explorations Fonctionnelles Système Nerveux, clinique du sommeil, CHU Bordeaux CNU section 4402 physiologie 1

2 Plan I) Historique, II) Définition du sommeil III) Organisation du sommeil (stades, cycles) IV) Bases neurochimiques et régulation des 3 états de conscience éveil, sommeil lent, sommeil paradoxal V) L alternance veille sommeil L homéostasie La chronobiologie CNU section 4402 physiologie 2

3 Plan I) Historique, II) Définition du sommeil III) Organisation du sommeil (stades, cycles) IV) Bases neurochimiques et régulation des 3 états de conscience éveil, sommeil lent, sommeil paradoxal V) L alternance veille sommeil L homéostasie La chronobiologie CNU section 4402 physiologie 3

4 I) HISTORIQUE Initialement le sommeil est considéré comme un stade passif utilisé par le corps pour se reposer Le rêve est action = théorie active ( Du sommeil, des rêves et du somnanbulisme dans l état de santé et de maladie, préface de Laurent Cerise, 1857). Le sommeil permet de réaliser des fonctions neurophysiologiques (apprentissage, mémoire) que la veille n autorise pas Importance du sommeil paradoxal CNU section 4402 physiologie 4

5 Bremer cerveau isolé, Form Retic Ascendante et éveil (Morruzzi et Magoun) REM sleep (Dement et Kleitman) Sommeil paradoxal (Jouvet ) Théorie aminergique de Jouvet (serotonine) Adrenaline, NorAdrenaline, Dopamine, Histamine(éveil) Rôle des rythmes circadiens (Borbely, Parmeggiani, Czeisler) L approche homéostasique (modèles Folkard et Akerstedt) CNU section 4402 physiologie 5

6 Plan I) Historique, II) Définition du sommeil III) Organisation du sommeil (stades, cycles) IV) Bases neurochimiques et régulation des 3 états de conscience éveil, sommeil lent, sommeil paradoxal V) L alternance veille sommeil L homéostasie La chronobiologie CNU section 4402 physiologie 6

7 II) Définition du sommeil A) Définition comportementale veille = activité, sommeil = immobilité Plus ou moins grande profondeur du sommeil en fonction de l'absence de mouvements et/ou de la faible réactivité aux stimulus Trait commun aux différentes espèces animales CNU section 4402 physiologie 7

8 CNU section 4402 physiologie 8

9 Définition électrophysiologique L enregistrement conjoint de : L electroencéphalogramme L electromyogramme L electro-oculogramme A permis de décomposer le sommeil en différents stades et époques (classification de Rechtschaffen et Kales, 1968) CNU section 4402 physiologie 9

10 Plan I) Historique, II) Définition du sommeil III) Organisation du sommeil (stades, cycles) IV) Bases neurochimiques et régulation des 3 états de conscience éveil, sommeil lent, sommeil paradoxal V) L alternance veille sommeil L homéostasie La chronobiologie CNU section 4402 physiologie 10

11 III) Organisation du sommeil L humain présente trois états de conscience la veille le sommeil lent (léger stade I-II, profond III-IV) le sommeil paradoxal CNU section 4402 physiologie 11

12 Etat de veille (désynchronisé) correspond à Activité alpha sur l'eeg (8 à 12 cycles/secondes) + rythmes béta (16 à 30 cycles/secondes). Tonus musculaire ++++ Mouvements oculaires rapides CNU section 4402 physiologie 12

13 CNU section 4402 physiologie 13

14 Sommeil lent léger stade I et II (synchronisé) voltage lent de basse fréquence( rythmes thêta ( cycles/secondes)) associé pour le stade II à des fuseaux (12-14 cycles/secondes, sup ou égal à 5 sec.) et des complexes K (- suivi de + sup ou égal à 5 sec.) Tonus musculaire diminué mais encore présent Mouvements oculaires lents diminuant en stade II CNU section 4402 physiologie 14

15 CNU section 4402 physiologie 15

16 Sommeil lent profond stade III et IV (synchronisé) Entre 20 et 50 % d ondes delta (75 microvolts, 0.5 à 4 cycles/secondes) par époques de sommeil pour le stade III, plus de 50% pour le IV Tonus musculaire diminué mais encore présent Pas de mouvements oculaires CNU section 4402 physiologie 16

17 CNU section 4402 physiologie 17

18 Sommeil paradoxal ou REM sleep (désynchronisé) Bas voltage, fréquences mixtes (ondes en dents de scie, théta et alpha lent) Pas de tonus musculaire mais présence de quelques twitches mouvements oculaires rapides et en opposition de phase CNU section 4402 physiologie 18

19 CNU section 4402 physiologie 19

20 Hypnogramme La nuit de sommeil se divise en cycles de 90 minutes Le sujet s endort en stade I, puis II, III et IV pour enfin atteindre le sommeil paradoxal La première partie de la nuit est riche en SLP, la dernière partie de nuit est riche en SP CNU section 4402 physiologie 20

21 CNU section 4402 physiologie 21

22 Plan I) Historique II) Définition du sommeil III) Organisation du sommeil (stades, cycles) IV) Bases neurochimiques et régulation des 3 états de conscience éveil, sommeil lent, sommeil paradoxal V) L alternance veille sommeil L homéostasie La chronobiologie CNU section 4402 physiologie 22

23 Les systèmes d éveil Formation Réticulée ascendante = structure clé Bremer, 1936 Section haute diencéphalo mésencéphalique (cerveau isolé) = sommeil permanent Section basse bulbo médullaire (encéphale isolé) = alternance veille sommeil CNU section 4402 physiologie 23

24 STIMULATION (chez l animal) = EVEIL (moruzzi et magoun) LESION de la Formation Réticulée Ascendante = COMA CNU section 4402 physiologie 24

25 Les systèmes d éveil Acetylcholine (formation réticulée, noyau de Meynert) joue un rôle majeur en inhibant les générateurs thalamiques Histamine (hypothalamus) active l éveil cortical La veille est caractérisée par une désynchronisation de l EEG CNU section 4402 physiologie 25

26 A LA VEILLE Influx cholinergique (BLOCAGE = blocage des générateurs _ générateurs) = désynchronisation cortex _ HISTAMINE Influx cholinergique CNU section 4402 physiologie 26

27 Systèmes facilitateurs du sommeil Sérotonine (raphé) actif durant la veille Indispensable à l endormissement (destruction = insomnie) CNU section 4402 physiologie 27

28 Hypothalamus rôle majeur Sommeil lent Neurones GABAergiques (Noyau Meynert) inhibent les neurones cholinergiques de ce même noyau et histaminergiques de l hypothalamus post (centres d éveils) Activation du générateur thalamique (production fuseaux et complexes K) Les ondes lentes = hyperpolarisation des neurones thalamocorticaux (baisse influence des neurones cholinergiques du tronc) CNU section 4402 physiologie 28

29 SOMMEIL LENT Activation Neurones GABA = blocage Neurones Cholinergiques = synchronisation cortex ACTIVATION GENERATEURS HISTAMINE BLOQUAGE Neurones CHOLYN CNU section 4402 physiologie 29

30 Sommeil paradoxal (sommeil désynchronisé et atonie musculaire) L expression du SP passe par une onde Ponto Géniculo Occipitale responsable de : Modifications de la fréquence cardio- respiratoire Mouvements oculaires rapides Impressions visuelles (rêve en image) CNU section 4402 physiologie 30

31 Générateur PGO LOCUS COERULEUS CNU section 4402 physiologie 31

32 L atonie musculaire est liée aux neurones du locus coeruleus alpha (comportement onirique du chat, Sastre et CNU section 4402 physiologie 32 Jouvet 1979)

33 CNU section 4402 physiologie 33

34 CNU section 4402 physiologie 34

35 Différents systèmes exprimés dans les différents états activité veille SL SP Catécholamines (DA, NA) + ± - histamine sérotonine + ± - acétylcholine CNU section 4402 physiologie 35

36 Inhibition des différents stades de sommeil par destruction des groupes cellulaires destruction veille SL SP catécholamines histamine blocage sérotonine blocage Acétylcholine blocage CNU section 4402 physiologie 36

37 Plan I) Historique, II) Définition du sommeil III) Organisation du sommeil (stades, cycles) IV) Bases neurochimiques et régulation des 3 états de conscience éveil, sommeil lent, sommeil paradoxal V) L alternance veille sommeil L homéostasie La chronobiologie CNU section 4402 physiologie 37

38 Deux grands mécanismes régissent l alternance veille sommeil Composante homéostasique (veille dépendante) Composante chronobiologique (sous l influence de notre horloge interne) CNU section 4402 physiologie 38

39 composante homéostasique Elle régule le besoin journalier de sommeil Elle détermine la pression du sommeil qui est : Croissante pendant l éveil Décroissante pendant le sommeil CNU section 4402 physiologie 39

40 Composante homéostatique Normal Privation de sommeil Sieste CNU section 4402 physiologie 40

41 CNU section 4402 physiologie 41

42 Régulation circadienne Noyau suprachiasmatique = Horloge biologique Obscurité Lumière Glande Pinéale (mélatonine par voie sanguine) Rythmes sociaux Noyau Suprachiasmatique CNU section 4402 physiologie 42

43 Rythmes circadiens L'organisme possède une horloge interne hypothalamique (noyau supra-chiasmatique) qui dicte un rythme propre à l'organisme. Cette structure joue le rôle de chef d orchestre sur les organes cibles. CNU section 4402 physiologie 43

44 CNU section 4402 physiologie 44

45 synthèse L alternance veille-sommeil repose des systèmes complexes Les 3 états de conscience (veille, SL, SP) possèdent chacun des mécanismes neuronaux propres Les systèmes biologiques des différent états de conscience agissent en s auto-régulant pour produire l alternance veille sommeil CNU section 4402 physiologie 45