Bases du cerveau : Comprendre le sommeil

Anatomie du sommeil
Stades du sommeil
Mécanismes du sommeil
Combien de sommeil avez-vous besoin ?
Rêve
Rôle des gènes et des neurotransmetteurs
Suivre le sommeil grâce à la technologie intelligente
Conseils pour avoir une bonne nuit de sommeil
L’espoir grâce à la recherche
Où puis-je obtenir plus d’informations ?

Introduction

Le sommeil est une partie importante de votre routine quotidienne – vous y consacrez environ un tiers de votre temps. Un sommeil de qualité – et en quantité suffisante aux bons moments – est aussi essentiel à la survie que la nourriture et l’eau. Sans sommeil, vous ne pouvez pas former ou maintenir les voies dans votre cerveau qui vous permettent d’apprendre et de créer de nouveaux souvenirs, et il est plus difficile de se concentrer et de réagir rapidement.

Le sommeil est important pour un certain nombre de fonctions cérébrales, y compris la façon dont les cellules nerveuses (neurones) communiquent entre elles. En fait, votre cerveau et votre corps restent remarquablement actifs pendant que vous dormez. Des découvertes récentes suggèrent que le sommeil joue un rôle de ménage qui élimine les toxines dans votre cerveau qui s’accumulent lorsque vous êtes éveillé.

Tout le monde a besoin de dormir, mais son but biologique reste un mystère. Le sommeil affecte presque chaque type de tissu et de système dans le corps – du cerveau, du cœur et des poumons au métabolisme, à la fonction immunitaire, à l’humeur et à la résistance aux maladies. La recherche montre qu’un manque chronique de sommeil, ou un sommeil de mauvaise qualité, augmente le risque de troubles tels que l’hypertension artérielle, les maladies cardiovasculaires, le diabète, la dépression et l’obésité.

Le sommeil est un processus complexe et dynamique qui affecte votre fonctionnement d’une manière que les scientifiques commencent à comprendre. Ce livret décrit comment votre besoin de sommeil est régulé et ce qui se passe dans le cerveau pendant le sommeil.

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Anatomie du sommeil

Plusieurs structures du cerveau sont impliquées dans le sommeil.

L’hypothalamus, une structure de la taille d’une cacahuète située au fond du cerveau, contient des groupes de cellules nerveuses qui agissent comme des centres de contrôle affectant le sommeil et l’éveil. À l’intérieur de l’hypothalamus se trouve le noyau suprachiasmatique (NSC) – des grappes de milliers de cellules qui reçoivent des informations sur l’exposition à la lumière directement des yeux et contrôlent votre rythme comportemental. Certaines personnes dont le noyau suprachiasmatique est endommagé dorment de façon irrégulière tout au long de la journée car elles ne sont pas en mesure de faire correspondre leur rythme circadien au cycle lumière-obscurité. La plupart des personnes aveugles conservent une certaine capacité à détecter la lumière et sont capables de modifier leur cycle veille/sommeil.

Le tronc cérébral, à la base du cerveau, communique avec l’hypothalamus pour contrôler les transitions entre veille et sommeil. (Les cellules qui favorisent le sommeil dans l’hypothalamus et le tronc cérébral produisent une substance chimique appelée GABA, qui agit pour réduire l’activité des centres d’éveil dans l’hypothalamus et le tronc cérébral. Le tronc cérébral (en particulier le pons et la moelle) joue également un rôle particulier dans le sommeil paradoxal ; il envoie des signaux pour détendre les muscles essentiels à la posture du corps et aux mouvements des membres, afin que nous ne jouions pas nos rêves.

Le thalamus agit comme un relais pour les informations des sens vers le cortex cérébral (la couverture du cerveau qui interprète et traite les informations de la mémoire à court et à long terme). Pendant la plupart des stades du sommeil, le thalamus devient silencieux, ce qui vous permet de faire abstraction du monde extérieur. Mais pendant le sommeil paradoxal, le thalamus est actif, envoyant au cortex des images, des sons et d’autres sensations qui peuplent nos rêves.

La glande pinéale, située dans les deux hémisphères du cerveau, reçoit des signaux du SCN et augmente la production de l’hormone mélatonine, qui aide à vous endormir une fois les lumières éteintes. Les personnes qui ont perdu la vue et qui ne peuvent pas coordonner leur cycle naturel veille-sommeil à l’aide de la lumière naturelle peuvent stabiliser leur rythme de sommeil en prenant de petites quantités de mélatonine à la même heure chaque jour. Les scientifiques pensent que les pics et les creux de mélatonine au fil du temps sont importants pour faire correspondre le rythme circadien du corps au cycle externe de lumière et d’obscurité.

Le cerveau antérieur basal, près de l’avant et du bas du cerveau, favorise également le sommeil et l’éveil, tandis qu’une partie du cerveau moyen agit comme un système d’éveil. La libération d’adénosine (un sous-produit chimique de la consommation d’énergie cellulaire) par les cellules du cerveau antérieur basal et probablement d’autres régions favorise l’endormissement. La caféine s’oppose à la somnolence en bloquant les actions de l’adénosine.

L’amygdale, une structure en forme d’amande impliquée dans le traitement des émotions, devient de plus en plus active pendant le sommeil paradoxal.

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Stades du sommeil

Il existe deux types fondamentaux de sommeil : le sommeil à mouvements oculaires rapides (REM) et le sommeil non REM (qui comporte trois stades différents). Chacun est lié à des ondes cérébrales et à une activité neuronale spécifiques. Vous passez par tous les stades du sommeil non-REM et REM plusieurs fois au cours d’une nuit typique, avec des périodes REM de plus en plus longues et profondes vers le matin.

Le stade 1 du sommeil non-REM est le passage de l’état de veille au sommeil. Pendant cette courte période (de quelques minutes) de sommeil relativement léger, votre rythme cardiaque, votre respiration et vos mouvements oculaires ralentissent, et vos muscles se détendent avec des secousses occasionnelles. Vos ondes cérébrales commencent à ralentir par rapport à leurs schémas d’éveil de la journée.

Le sommeil non-REM de stade 2 est une période de sommeil léger avant que vous entriez dans un sommeil plus profond. Votre rythme cardiaque et votre respiration ralentissent, et les muscles se détendent encore plus. La température de votre corps baisse et les mouvements des yeux s’arrêtent. L’activité des ondes cérébrales ralentit mais est marquée par de brèves salves d’activité électrique. Vous passez plus de vos cycles de sommeil répétés dans le stade 2 du sommeil que dans les autres stades de sommeil.

Le stade 3 du sommeil non-REM est la période de sommeil profond dont vous avez besoin pour vous sentir frais et dispos le matin. Il se produit par périodes plus longues au cours de la première moitié de la nuit. Votre rythme cardiaque et votre respiration ralentissent à leur niveau le plus bas pendant le sommeil. Vos muscles sont détendus et il peut être difficile de vous réveiller. Les ondes cérébrales deviennent encore plus lentes.

Le sommeil paradoxal survient pour la première fois environ 90 minutes après s’être endormi. Vos yeux se déplacent rapidement d’un côté à l’autre derrière des paupières fermées. L’activité des ondes cérébrales à fréquence mixte devient plus proche de celle observée en état d’éveil. Votre respiration devient plus rapide et irrégulière, et votre fréquence cardiaque et votre pression artérielle augmentent pour atteindre des niveaux proches de ceux de l’éveil. La plupart des rêves se produisent pendant le sommeil paradoxal, mais certains peuvent aussi se produire pendant le sommeil non paradoxal. Les muscles de vos bras et de vos jambes sont temporairement paralysés, ce qui vous empêche de réaliser vos rêves. En vieillissant, vous passez moins de temps en sommeil paradoxal. La consolidation de la mémoire nécessite très probablement à la fois du sommeil non-REM et du sommeil paradoxal.

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Mécanismes du sommeil

Deux mécanismes biologiques internes – le rythme circadien et l’homéostasie – fonctionnent ensemble pour réguler le moment où vous êtes éveillé et où vous dormez.

Les rythmes circadiens dirigent une grande variété de fonctions, des fluctuations quotidiennes de l’éveil à la température corporelle, au métabolisme et à la libération d’hormones. Ils contrôlent le moment où vous dormez et provoquent votre somnolence la nuit et votre tendance à vous réveiller le matin sans réveil. L’horloge biologique de votre corps, qui est basée sur une journée d’environ 24 heures, contrôle la plupart des rythmes circadiens. Les rythmes circadiens se synchronisent avec des indices environnementaux (lumière, température) sur l’heure réelle de la journée, mais ils continuent même en l’absence d’indices.

L’homéostasie sommeil-éveil garde la trace de votre besoin de sommeil. La pulsion de sommeil homéostatique rappelle à l’organisme de dormir après une certaine heure et régule l’intensité du sommeil. Cette pulsion de sommeil devient plus forte à chaque heure où vous êtes éveillé et vous pousse à dormir plus longtemps et plus profondément après une période de privation de sommeil.

Les facteurs qui influencent vos besoins en matière de sommeil et d’éveil comprennent les conditions médicales, les médicaments, le stress, l’environnement de sommeil et ce que vous mangez et buvez. L’influence la plus importante est peut-être l’exposition à la lumière. Les cellules spécialisées de la rétine de vos yeux traitent la lumière et indiquent au cerveau s’il fait jour ou nuit, ce qui peut avancer ou retarder notre cycle veille-sommeil. L’exposition à la lumière peut rendre difficile l’endormissement et le retour au sommeil lorsqu’on est réveillé.

Les travailleurs de nuit ont souvent du mal à s’endormir lorsqu’ils se couchent, et ont également du mal à rester éveillés au travail parce que leur rythme circadien naturel et leur cycle veille-sommeil sont perturbés. Dans le cas du décalage horaire, les rythmes circadiens se désynchronisent avec l’heure de la journée lorsque les personnes prennent l’avion pour un autre fuseau horaire, créant un décalage entre leur horloge interne et l’horloge réelle.

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Combien de sommeil avez-vous besoin ?

Votre besoin de sommeil et vos habitudes de sommeil changent avec l’âge, mais cela varie considérablement chez les individus du même âge. Il n’y a pas de « nombre d’heures de sommeil » magique qui fonctionne pour tout le monde au même âge. Les bébés dorment initialement jusqu’à 16 à 18 heures par jour, ce qui peut favoriser la croissance et le développement (notamment du cerveau). Les enfants d’âge scolaire et les adolescents ont besoin en moyenne d’environ 9,5 heures de sommeil par nuit. La plupart des adultes ont besoin de 7 à 9 heures de sommeil par nuit, mais après 60 ans, le sommeil nocturne a tendance à être plus court, plus léger et interrompu par de multiples réveils. Les personnes âgées sont également plus susceptibles de prendre des médicaments qui interfèrent avec le sommeil.

En général, les gens dorment moins que ce dont ils ont besoin en raison de l’allongement des heures de travail et de la disponibilité de divertissements et d’autres activités 24 heures sur 24.

Beaucoup de gens pensent qu’ils peuvent « rattraper » le sommeil manqué pendant le week-end mais, selon le degré de privation de sommeil, dormir plus longtemps le week-end peut ne pas être adéquat.

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Rêve

Tout le monde rêve. Vous passez environ 2 heures chaque nuit à rêver mais vous pouvez ne pas vous souvenir de la plupart de vos rêves. Son but exact n’est pas connu, mais le rêve peut vous aider à traiter vos émotions. Les événements de la journée envahissent souvent vos pensées pendant le sommeil, et les personnes souffrant de stress ou d’anxiété sont plus susceptibles de faire des rêves effrayants. Les rêves peuvent être vécus à tous les stades du sommeil, mais ils sont généralement plus vifs pendant le sommeil paradoxal. Certaines personnes rêvent en couleur, tandis que d’autres ne se souviennent que des rêves en noir et blanc.

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Le rôle des gènes et des neurotransmetteurs

Signaux chimiques vers le sommeil

Des groupes de neurones favorisant le sommeil dans de nombreuses parties du cerveau deviennent plus actifs lorsque nous nous préparons à nous coucher. Les produits chimiques de signalisation nerveuse appelés neurotransmetteurs peuvent « éteindre » ou atténuer l’activité des cellules qui signalent l’éveil ou la relaxation. Le GABA est associé au sommeil, à la relaxation musculaire et à la sédation. La norépinéphrine et l’orexine (également appelée hypocrétine) maintiennent certaines parties du cerveau actives lorsque nous sommes éveillés. D’autres neurotransmetteurs qui façonnent le sommeil et l’éveil comprennent l’acétylcholine, l’histamine, l’adrénaline, le cortisol et la sérotonine.

Gènes et sommeil

Les gènes peuvent jouer un rôle important dans la quantité de sommeil dont nous avons besoin. Les scientifiques ont identifié plusieurs gènes impliqués dans le sommeil et les troubles du sommeil, y compris les gènes qui contrôlent l’excitabilité des neurones, et les gènes « horloge » tels que Per, tim et Cry qui influencent nos rythmes circadiens et le moment du sommeil. Des études d’association à l’échelle du génome ont identifié des sites sur divers chromosomes qui augmentent notre susceptibilité aux troubles du sommeil. En outre, différents gènes ont été associés à des troubles du sommeil tels que le trouble familial de la phase avancée du sommeil, la narcolepsie et le syndrome des jambes sans repos. Certains des gènes exprimés dans le cortex cérébral et d’autres zones du cerveau changent de niveau d’expression entre le sommeil et la veille. Plusieurs modèles génétiques – dont le ver, la mouche à fruits et le poisson zèbre – aident les scientifiques à identifier les mécanismes moléculaires et les variantes génétiques impliqués dans le sommeil normal et les troubles du sommeil. Des recherches supplémentaires permettront de mieux comprendre les modèles de sommeil hérités et les risques de troubles circadiens et du sommeil.

Etudes du sommeil

Votre fournisseur de soins de santé peut recommander un polysomnogramme ou un autre test pour diagnostiquer un trouble du sommeil. Un polysomnogramme implique généralement de passer la nuit dans un laboratoire de sommeil ou un centre de sommeil. Il enregistre votre respiration, votre taux d’oxygène, les mouvements des yeux et des membres, votre fréquence cardiaque et vos ondes cérébrales tout au long de la nuit. Votre sommeil est également enregistré en vidéo et en audio. Les données peuvent aider un spécialiste du sommeil à déterminer si vous atteignez et traversez correctement les différents stades du sommeil. Les résultats peuvent être utilisés pour élaborer un plan de traitement ou déterminer si d’autres tests sont nécessaires.

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Suivre le sommeil grâce à la technologie intelligente

Des millions de personnes utilisent des applications pour smartphone, des moniteurs de chevet et des articles portables (notamment des bracelets, des montres intelligentes et des bandeaux) pour collecter et analyser de manière informelle des données sur leur sommeil. Les technologies intelligentes peuvent enregistrer les sons et les mouvements pendant le sommeil, consigner les heures de sommeil et surveiller le rythme cardiaque et la respiration. Grâce à une application complémentaire, les données de certains appareils peuvent être synchronisées avec un smartphone ou une tablette, ou téléchargées sur un PC. D’autres applications et appareils font du bruit blanc, produisent de la lumière qui stimule la production de mélatonine et utilisent des vibrations douces pour nous aider à dormir et à nous réveiller.

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Conseils pour avoir une bonne nuit de sommeil

Dormir suffisamment est bon pour la santé. Voici quelques conseils pour améliorer votre sommeil :

Fixez un horaire – couchez-vous et réveillez-vous à la même heure chaque jour.

Faites de l’exercice 20 à 30 minutes par jour, mais au plus tard quelques heures avant de vous coucher.

Évitez la caféine et la nicotine en fin de journée et les boissons alcoolisées avant de vous coucher.

Détendez-vous avant de vous coucher – essayez un bain chaud, la lecture ou une autre routine relaxante.

Créez une chambre pour le sommeil – évitez les lumières vives et les sons forts, gardez la pièce à une température confortable et ne regardez pas la télévision ou n’avez pas d’ordinateur dans votre chambre.

Ne restez pas au lit éveillé. Si vous ne parvenez pas à vous endormir, faites autre chose, comme lire ou écouter de la musique, jusqu’à ce que vous vous sentiez fatigué.

Voyez un médecin si vous avez un problème de sommeil ou si vous vous sentez inhabituellement fatigué pendant la journée. La plupart des troubles du sommeil peuvent être traités efficacement.

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L’espoir par la recherche

Les scientifiques continuent d’en apprendre davantage sur la fonction et la régulation du sommeil. L’un des principaux axes de recherche consiste à comprendre les risques liés au manque chronique de sommeil et la relation entre le sommeil et les maladies. Les personnes qui manquent chroniquement de sommeil sont plus susceptibles de souffrir de surpoids, d’accidents vasculaires cérébraux et de maladies cardiovasculaires, d’infections et de certains types de cancer que celles qui dorment suffisamment. Les troubles du sommeil sont fréquents chez les personnes atteintes de troubles neurologiques liés à l’âge, comme la maladie d’Alzheimer et la maladie de Parkinson. De nombreux mystères subsistent quant à l’association entre le sommeil et ces problèmes de santé. Le manque de sommeil entraîne-t-il certains troubles, ou certaines maladies provoquent-elles un manque de sommeil ? Ces questions, et bien d’autres sur le sommeil, représentent la frontière de la recherche sur le sommeil.

Où puis-je obtenir plus d’informations ?

Pour obtenir des informations sur d’autres troubles neurologiques ou sur les programmes de recherche financés par le National Institute of Neurological Disorders and Stroke, contactez le Brain Resources and Information Network (BRAIN) de l’Institut à :

BRAIN
P.O. Box 5801
Bethesda, MD 20824
(800) 352-9424
www.ninds.nih.gov

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Préparé par:
Office des communications et de la liaison publique
National Institute of Neurological Disorders and Stroke
National Institutes of Health
Bethesda, MD 20892
NIH Publication No. 17-3440c

Le matériel relatif à la santé du NINDS est fourni à titre d’information uniquement et ne représente pas nécessairement une approbation ou une position officielle du National Institute of Neurological Disorders and Stroke ou de toute autre agence fédérale. Les conseils sur le traitement ou les soins d’un patient individuel doivent être obtenus en consultant un médecin qui a examiné ce patient ou qui est familier avec les antécédents médicaux de ce patient.

Toutes les informations préparées par le NINDS sont dans le domaine public et peuvent être librement copiées. La mention du NINDS ou du NIH est appréciée.