1 Chapitre 1 Sommeil et vigilance physiologie et exploration Dr. Francis MARTIN Unité des pathologies du sommeil Centre Hospitalier 8 avenue Henri Adnot BP 50029 F 60321 COMPIEGNE CEDEX - France f.martin@ch-compiegne.fr Dans ce chapitre seront abordés : Les principes et les méthodes d enregistrements du sommeil de nuit. Les différents stades de sommeil et la construction de l hypnogramme. Les variables physiologiques au cours du sommeil. Les principes de l exploration de la vigilance diurne. Les régulations de l alternance veille sommeil. Les typologies du sommeil, les besoins et les conséquences de la privation de sommeil. Les cas particuliers des travailleurs postés, des vols trans-méridiens. Les fonctions du sommeil. Les principes et les méthodes d enregistrements du sommeil de nuit
2 On peut réaliser des : Polygraphies, comme les polygraphies ventilatoires (enregistrements des paramètres respiratoires). ou des polysomnographies (avec en plus les paramètres cardio-vasculaires et neurologiques). Ces enregistrements peuvent être pratiqués en laboratoire hospitalier, ou en ambulatoire. Les paramètres enregistrés : Neurologiques Pour déterminer les stades de sommeil : - Électro-encéphalogramme (EEG) : 1 ou 2 voies minimum. - Électro-oculogramme (EOG). - Électromyogramme (EMG) muscles posturaux (menton) et jambes. Respiratoires - SpO2 par oxymètre de pouls. - Flux aériens (nasal et buccal) : canules de prise de pressions, plutôt que thermistances. - Mouvements thoraciques et abdominaux (sangles). - EMG diaphragme. - Bruits respiratoires.
3 - Pression oesophagienne (méthode de recherhce). Cardio-vasculaires - ECG. - TA (tension artérielle).
4 Les différents stades de sommeil 1. Éveil. 2. Sommeil lent léger : stades 1 et 2. 3. Sommeil lent profond : stades 3 et 4. 4. Sommeil paradoxal. Organisation en cycles (5 ou 6 par nuit, chacun de durée d environ 90 minutes). L éveil Sujet détendu, yeux fermés. EEG : activité alpha postérieure. EMG : activité tonique muscles posturaux (menton). EOG : mouvements sporadiques. ECG : fréquence cardiaque (FC) stable. Stade 1 et 2 : sommeil lent léger Stade 1 EEG : activité alpha disparaît, activité plus lente (thêta) ou plus rapide. EMG : tonus musculaire diminue. EOG : mouvements persistent. Respiration souvent irrégulière, parfois périodique, apnées courtes possibles.
5 Stade 2 EEG : apparition de «fuseaux» : courtes bouffées d activité à 13 cycles/s, durée1 à 2 seconde, parfois suivis par bouffée plus longue, quelques secondes d ondes lentes : «complexes K». EMG : tonus persiste, diminué. EOG : mouvements oculaires disparaissent. Cœur régulier, parfois arythmie respiratoire. Stades 3 et 4 : sommeil lent profond Ces deux stades sont désormais comptabilisés ensemble.
6 Ils prédominent en début de nuit lors des deux premiers cycles de sommeil. Stade 3 EEG : disparition des fuseaux; ondes lentes delta. EMG : légère activité musculaire (menton). EOG : plus de mouvements oculaires. Fréquences cardiaque et respiratoire régulières, stables. Stade 4 EEG : uniquement grandes ondes lentes delta. EMG : légère activité musculaire (menton). EOG : plus de mouvements oculaires. Fréquences cardiaque et respiratoires régulières, stables.
7 Sommeil paradoxal ou «REM sleep» (Sommeil avec mouvements oculaires rapides des anglo-saxons) Décrit en 1959 par Michel Jouvet en France et William Dement aux USA. Il associe de façon «paradoxale» une activité cérébrale (EEG) proche de celle de l éveil, et une abolition du tonus musculaire postural (les influx nerveux moteurs ne sont plus transmis du tronc cérébral vers la périphérie). EEG : désynchronisation, activité plus rapide, type phase 1, évoquant éveil. EMG : abolition tonus musculaire postural c est le «paradoxe». EOG : saccades de mouvements oculaires rapides. Fréquence cardiaque et respiration irrégulières. Une partie est caractérisée par des activités phasiques dont les mouvements oculaires sont le reflet.
8 Tracé de sommeil paradoxal Après analyse des différents stades de sommeil, on peut construire la courbe de déroulement du sommeil au cours de la nuit, c est l hypnogramme, reflet de l organisation en cycle (5 à 7), avec les phases successives.
9 Hypnogramme d un adulte jeune Dans une nuit de sommeil, on peut mesurer différents paramètres Les latences D endormissement : de la fermeture des lumières jusqu au premier stade 2. D apparition du sommeil profond. D apparition du sommeil paradoxal. La période totale de sommeil = PTS. Le temps de sommeil réel total = TST = PTS veille intra-sommeil. On calcule les pourcentages de chaque stade par rapport à la PTS. Index efficacité : TST/TIB (temps passé au lit, «Time In Bed»). Le nombre de cycles : 4 à 7. Le temps passé dans chaque stade de sommeil, le sommeil lent profond survient surtout en début de nuit, le sommeil paradoxal surtout en fin de nuit. Le nombre d éveils (mémorisation si > 3 minutes), de micro-éveils (quelques secondes, moins de 10). Au terme de cette analyse, on peut, avec Michel Billiard, conclure à l existence de trois états de la vigilance : L éveil. Le sommeil lent. Le sommeil paradoxal. La vigilance diurne est le reflet de la qualité du sommeil nocturne, elle peut s apprécier par différentes approches (voir le chapitre spécifique sur ce thème) : Les interrogatoires, certains validés tel le questionnaire type d Epworth. Les agendas de sommeil. La réalisation de polygraphies continues en ambulatoire, ou en laboratoire de sommeil. L actimétrie. Les tests itératifs de maintien d éveil (TIME) ou de latence d endormissement (TILE). Variables physiologiques au cours du sommeil Au cours du sommeil lent Rythme cardiaque. TA. Respiration. o Périodique à l endormissement et en stade 2
10 o Irrégulière en sommeil paradoxal. o Apnées centrales, obstructives. Au cours du sommeil paradoxal Abolition tonus musculaire. Secousses myocloniques : mouvements saccadés des membres. Disparition de la thermorégulation. Érections péniennes. Activités phasiques : mouvements oculaires. Les rythmes veille-sommeil Ce sont essentiellement des rythmes circadiens (circa dies ), avec une période d environ 24 heures. Chez l homme plus de 100 variables sont soumises à des rythmes circadiens, sur l ensemble des 24 h (jour et nuit) : vigilance, humeur, fréquence cardiaque, température corporelle, sécrétions hormonales La régulation de l alternance veille-sommeil a : Une composante homéostatique. Une composante circadienne réglée. Par des déterminants endogènes, déterminés génétiquement, essentiellement la température interne.
11 - et par des déterminants exogènes. Ce sont les synchroniseurs externes : alternance lumière-obscurité, alternance reposactivité. La vie «moderne» avec ses contraintes entraine des déphasages entre les rythmes repos-activité et les synchroniseurs externes, générant une désynchronisation interne. Les expériences d isolements temporel et social ont montré la survenue de : Rythme veille sommeil > 24 h (environ 25 h). Rythmes synchronisés, endormissements au minimum thermique. Puis d une désynchronisation interne. Puis d une dissociation veille sommeil et température corporelle. Les typologies du sommeil Il existe des : Typologies diurnes sujets du matin ou du soir
Typologies nocturnes «couche tôt»: même en vacances, avant 22 h «couche tard»: au delà de minuit Les besoins de sommeil - Moyenne : 7 à 8.5 heures. - Détermination génétique. - Adaptation, «éducation» possible. o «petits» dormeurs : < 6 h o «gros» dormeurs : > 9 h - Pathologie si plainte exprimée sous forme d une somnolence diurne jugée excessive. Les privations de sommeil Le record est de 264 heures (11 jours), par un étudiant volontaire aux USA 1964. Après privation, on récupère en priorité le sommeil lent profond et le sommeil paradoxal (les deux tiers), mais seulement un tiers du sommeil total. La privation de sommeil paradoxal entraîne : irritabilité, troubles de l humeur, hyperphagie, mais quel est son effet pathogène quand on sait que les antidépresseurs diminuent le sommeil paradoxal!?. Cas particulier des travailleurs postés Chez eux il existent des conflits entre les signaux de synchronisation : Externes (lumière-obscurité ; activités sociales). Internes : température corporelle. et aussi des conflits entre : Rythmes biologiques. Organisation sociale. Organisation du travail. Le tout entrainant fatigue, stress, troubles sommeil En conséquence, le sommeil des travailleurs postés est caractérisé par: - Une durée plus courte: d autant plus que le sommeil débute loin du minimum thermique. - Une latence d endormissement est plus courte. - Une diminution du sommeil paradoxal. - Une importante diminution du sommeil lent léger. - Un sommeil lent profond préservé. - Une diminution du nombre de cycles. Au total : un sommeil plus court et de moins bonne qualité, source de problèmes de santé à moyen terme et d augmentation des risques cardio-vasculaires. Cas particuliers des troubles du sommeil liés aux vols trans-méridiens («jet lag») Il existe un conflit entre les oscillateurs internes et les synchroniseurs externes. Les troubles apparaissent au delà de 3 fuseaux horaires: mauvaise qualité du sommeil, troubles de l humeur, diminution des performances. Les rythmes se réajustent à des vitesses différentes : 12
13 Veille-sommeil assez vite (plus rapide pour les vols vers l ouest). Lentement pour les rythmes internes (cortisol= recalage d une heure par jour). Les recommandations pour éviter ou limiter ces troubles : Renforcer d emblée les synchroniseurs sociaux. Limiter la privation de sommeil. Hypnotique si besoin au début. Photothérapie naturelle, ou artificielle. Prise de mélatonine le soir? Les fonctions du sommeil Pour le sommeil lent léger ce serait un temps de «préparation» aux stades suivants, pour certains un sommeil «optionnel», parce qu on n aurait «rien d autre à faire»!?. Pour le sommeil lent profond, il serait essentiel à la restauration des fonctions cérébrales, permettrait de faire le tri du vécu pendant le jour. Théorie de Horne dit que seul un «noyau dur» du sommeil est nécessaire pour l activité cérébrale (SLP et surtout stade 4), que pour la récupération physique la nourriture et la relaxation seraient suffisantes sans sommeil!?. Quant au sommeil paradoxal sa fonction serait d abord de faire le «classement» des événements diurnes, puis d assurer la mémorisation à long terme (il est d ailleurs augmenté chez le nouveau-né et en phases d apprentissage), il effacerait la mémoire à court terme pour les éléments non «intéressants», «polluants». Enfin pour les rêves, outre les multiples théories psychologiques, ou psychanalytiques, on lira avec intérêt les théories de Michel Jouvet qui dit notamment qu en sommeil paradoxal et pendant les rêves nous répétons les comportements moteurs spécifiques et vitaux pour l espèce (alimentation, reproduction ). Bibliographie 1. Le sommeil humain, bases expérimentales, physiologiques et physiopathologiques, O. Benoît, J. Foret, éditions Masson 1995. 2. Explorations de la vigilance et du sommeil chez l adulte, O. Benoît, F. Goldenberg, éditions médicales internationales, 1997. 3. Le sommeil normal et pathologique, M. Billiard, éditions Masson, 1998. 4. Pourquoi rêvons nous, pourquoi dormons nous? M.Jouvet, éditions Odile Jacob, 2000. 5. Le monde du sommeil, P. Lavie, éditions Odile Jacob, 1998. 6. Le sommeil et le rêve, M. Jouvet, éditions Odile Jacob, 1992. 7. Sommeil et contrôle cardio-respiratoire, C. Gaultier, P. Escourrou, collection Colloque, vol. 217, édition INSERM/ John Libbey, Eurotext, 1991.