Cycle du sommeil

Le cycle du sommeil est une oscillation entre les phases de sommeil lent et paradoxal (aussi appelé REM). On l'appelle parfois cycle ultradien, cycle sommeil-rêve ou cycle REM-NREM, pour le distinguer de l'alternance circadienne entre sommeil et éveil . Chez l'humain, ce cycle dure de 70 à 110 minutes (90 ± 20 minutes)[1]. Le sommeil des adultes et des nourrissons présente des fluctuations cycliques entre sommeil calme et sommeil actif. Ces fluctuations peuvent persister pendant l'éveil sous forme de cycles repos-activité, mais sont moins facilement discernables[2].

Caractéristiques

L'électroencéphalographie (EEG) permet de visualiser la synchronisation des cycles de sommeil grâce à la distinction nette entre les ondes cérébrales observées pendant le sommeil paradoxal et le sommeil lent. L'activité des ondes delta, corrélée au sommeil lent profond, présente notamment des oscillations régulières tout au long d'une bonne nuit de sommeil. Les sécrétions de diverses hormones, dont la rénine, l'hormone de croissance et la prolactine, sont positivement corrélées à l'activité des ondes delta, tandis que la sécrétion de thyréostimuline est inversement corrélée[3]. La variabilité de la fréquence cardiaque, dont on sait qu'elle augmente pendant le sommeil paradoxal, est également inversement corrélée aux oscillations des ondes delta sur un cycle d'environ 90 minutes[4].

Afin de déterminer à quel stade de sommeil se trouve le sujet endormi, l'électroencéphalographie est combinée à d'autres équipements. L'EMG ( électromyographie ) est une méthode essentielle pour distinguer les phases du sommeil : par exemple, une diminution du tonus musculaire est généralement caractéristique de la transition de l'éveil au sommeil[5]. Pendant le sommeil paradoxal, on observe un état d'atonie musculaire (paralysie), entraînant une absence de signaux à l'EMG[5].

L'EOG (électrooculographie), la mesure du mouvement des yeux, est la troisième méthode utilisée dans la mesure de l'architecture du sommeil. Le sommeil paradoxal, comme son nom l'indique, est caractérisé par un schéma de mouvements oculaires rapides, visible et facilement identifiable grâce à l'EOG.

Les méthodes basées sur les paramètres cardiorespiratoires sont également efficaces dans l’analyse de l’architecture du sommeil lorsque associées aux autres mesures mentionnées ci-dessus (telles que l’électroencéphalographie, l’électrooculographie et l’électromyographie).

Les fonctions homéostatiques, notamment la thermorégulation, se produisent normalement pendant le sommeil lent, mais est absente pendant le sommeil paradoxal. Ainsi, pendant le sommeil paradoxal, la température corporelle a tendance à dévier de sa valeur moyenne, pour revenir à la normale pendant le sommeil lent. L'alternance entre les phases maintient donc la température corporelle dans une fourchette acceptable.

Chez l’homme, la transition entre le sommeil non paradoxal et le sommeil paradoxal est relativement abrupte, chez d’autres animaux, elle l’est moins[6].

Les chercheurs ont proposé différents modèles pour élucider le rythme, certes complexe, des processus électrochimiques qui entraînent l'alternance régulière de sommeil paradoxal et de sommeil lent. Les monoamines sont actives pendant le sommeil lent, mais pas pendant le sommeil paradoxal, tandis que l'acétylcholine est plus active pendant le sommeil paradoxal. Le modèle d'interaction réciproque proposé dans les années 1970 suggérait un échange cyclique entre ces deux systèmes. Des théories plus récentes, comme le modèle « flip-flop », proposé dans les années 2000, incluent le rôle régulateur d'un neurotransmetteur inhibiteur, l'acide gamma-aminobutyrique (GABA).

Stades

La durée moyenne d'un cycle de sommeil chez l'homme adulte la plus communément admise est estimée à 90 minutes, selon les travaux de Nathaniel Kleitman au début des années 60[7]. D'autres sources mentionnent une durée de 90 à 110 minutes[3] ou de 80 à 120 minutes[4].

Stade N1

Le stade N1 (stade 1 du sommeil lent) correspond à la somnolence ou à l'éveil avant de s'endormir. Les ondes cérébrales et l'activité musculaire commencent alors à diminuer.

Stade N2

Le stade N2 correspond au sommeil léger. Les mouvements oculaires ont alors cessé. La fréquence des ondes cérébrales et le tonus musculaire diminuent. Le rythme cardiaque et la température corporelle diminuent également.

Stades N3 et N4

Les stades N3, voire N4, sont les plus difficiles à réveiller. Chaque partie du corps est alors détendue, la respiration, la tension artérielle et la température corporelle diminuent.

Stade de sommeil paradoxal

La National Sleep Foundation (NSF) analyse les différents stades du sommeil lent et leur importance. Elle décrit le sommeil paradoxal comme « un état unique, dans lequel les rêves surviennent généralement. Le cerveau est éveillé et le corps paralysé ». Ce stade unique survient généralement lorsque la personne rêve[6].

Éveil

Le réveil non provoqué se produit le plus souvent pendant ou après une période de sommeil paradoxal, lorsque la température corporelle augmente[8].

Durée

Chez les nourrissons, le cycle de sommeil dure environ 50 à 60 minutes. Sa durée moyenne augmente à mesure que l'humain grandit et devient adulte. Chez les chats, le cycle de sommeil dure environ 30 minutes, mais il est d'environ 12 minutes chez les rats. L'ontogénèse du cycle de sommeil semble proportionnelle aux processus métaboliques, qui varient en fonction de la taille de l'organisme. Cependant, des cycles de sommeil plus courts observés chez certains éléphants semblent invalider cette théorie[6],[9].

Le cycle peut être défini comme s'étendant de la fin d'une période REM à la fin de la suivante, ou du début du REM, ou du début de la phase non REM 2 (la décision de marquer les périodes fait une différence à des fins de recherche, en raison de l'inclusion ou de l'exclusion inévitable de la première phase NREM de la nuit ou de sa phase REM finale si elle précède directement le réveil)[7].

Un sommeil de 7 à 8 heures comprend probablement cinq cycles, dont les deux du milieu ont tendance à être plus longs que le premier et le quatrième[7]. Le sommeil paradoxal occupe une plus grande partie du cycle à mesure que la nuit avance[6].

Continuation de cycles pendant l'état de veille

Ernest Hartmann a découvert en 1968 que les humains semblent maintenir un rythme ultradien d'environ 90 minutes tout au long d'une journée de 24 heures, qu'ils soient endormis ou éveillés[10]. Selon cette hypothèse discutée, pendant la période de ce cycle correspondant au sommeil paradoxal, chaque individu a tendance à rêver davantage et offre moins de tonus musculaire, Kleitman et d'autres ont fait référence à ce rythme comme le cycle de base repos-activité, dont le « cycle du sommeil » serait une manifestation[7],[11]. Le fait qu'une longue phase non-REM précède presque toujours le REM, quel que soit le moment du cycle où une personne s'endort, demeurent cependant une embuche pour cette théorie[7].

Altération

Le cycle du sommeil s'est révélé résistant à toute altération systématique par les médicaments. Bien que certains raccourcissent les périodes de sommeil paradoxal, ils n'en abolissent pas le rythme sous-jacent. La privation délibérée de sommeil paradoxal raccourcit temporairement le cycle, le cerveau passant plus facilement en sommeil paradoxal (le « rebond du sommeil paradoxal »), ce qui semble corriger la privation. Il existe différentes méthodes pour contrôler les altérations des cycles du sommeil :

  • Éteindre toutes les lumières artificielles[12] : étant donné que la production naturelle de mélatonine peut être supprimée par une lumière vive, l’exposition à la lumière, même après le coucher du soleil[13], peut empêcher le corps de se sentir somnolent (et donc d’entrer dans la phase de sommeil).
  • Pratiquer la méditation et la relaxation[14].
  • Évitez la caféine avant de se coucher[15].

Voir aussi

Références

(en) Cet article est partiellement ou en totalité issu de l’article de Wikipédia en anglais intitulé « Sleep cycle » (voir la liste des auteurs).
  1. ↑ (en) « What Happens During Sleep? | UPMC Sleep Medicine Resources », UPMC | Life Changing Medicine (consulté le )
  2. ↑ Stern, Parmelee, Akiyama et Schultz, « Sleep Cycle Characteristics in Infants », Pediatrics, vol. 43,‎ , p. 65–70 (DOI 10.1542/peds.43.1.65, lire en ligne, consulté le )
  3. Gronfier, Simon, Piquard et Ehrhart, « Neuroendocrine Processes Underlying Ultradian Sleep Regulation in Man », Journal of Clinical Endocrinology & Metabolism, vol. 84, no 8,‎ , p. 2686–2690 (PMID 10443660, DOI 10.1210/jcem.84.8.5893)
  4. Brandenberger, Erhart, Piquard et Simon, « Inverse coupling between ultradian oscillations in delta wave activity and heart rate variability during sleep », Clinical Neurophysiology, vol. 112, no 6,‎ , p. 992–996 (PMID 11377256, DOI 10.1016/S1388-2457(01)00507-7, S2CID 206133162, lire en ligne [archive du ])
  5. Chase et Morales, « The atonia and myoclonia of active (REM) sleep », Annual Review of Psychology, vol. 41, no 1,‎ , p. 557–584 (PMID 1968326, DOI 10.1146/annurev.ps.41.020190.003013)
  6. McCarley, « Neurobiology of REM and NREM sleep », Sleep Medicine, vol. 8, no 4,‎ , p. 302–330 (PMID 17468046, DOI 10.1016/j.sleep.2007.03.005)
  7. Feinberg et Floyd, « Systematic Trends Across the Night in Human Sleep Cycles », Psychophysiology, vol. 16, no 3,‎ , p. 283–291 (PMID 220659, DOI 10.1111/j.1469-8986.1979.tb02991.x, lire en ligne)
  8. ↑ Åkerstedt, Billiard, Bonnet et Ficca, « Awakening from sleep », Sleep Medicine Reviews, vol. 6, no 4,‎ , p. 267–286 (PMID 12531132, DOI 10.1053/smrv.2001.0202, lire en ligne)
  9. Tobler, « Behavioral sleep in the Asian elephant in captivity », Sleep, vol. 15, no 1,‎ , p. 1–12 (PMID 1557589)
  10. ↑ E. Hartmann, « The 90-minute sleep-dream cycle », Archives of General Psychiatry, vol. 18, no 3,‎ , p. 280–286 (ISSN 0003-990X, PMID 5638533, DOI 10.1001/archpsyc.1968.01740030024004, lire en ligne, consulté le )
  11. ↑ Kleitman, « Basic Rest-Activity Cycle—22 Years Later », Sleep, vol. 5, no 4,‎ , p. 311–317 (PMID 6819628, DOI 10.1093/sleep/5.4.311, lire en ligne)
  12. ↑ Blume, Garbazza et Spitschan, « Effects of light on human circadian rhythms, sleep and mood », Somnologie, vol. 23, no 3,‎ , p. 147–156 (PMID 31534436, PMCID 6751071, DOI 10.1007/s11818-019-00215-x)
  13. ↑ (en) L, T et Ak, « Systematic Review of Light Exposure Impact on Human Circadian Rhythm », Chronobiology International, vol. 36, no 2,‎ , p. 151–170 (PMID 30311830, DOI 10.1080/07420528.2018.1527773, hdl 10138/311143, S2CID 52960410)
  14. ↑ (en) P, C, M et D, « Workaholism, Intensive Smartphone Use, and the Sleep-Wake Cycle: A Multiple Mediation Analysis », International Journal of Environmental Research and Public Health, vol. 16, no 19,‎ , p. 3517 (PMID 31547191, PMCID 6801767, DOI 10.3390/ijerph16193517)
  15. ↑ (en) Anderson, Hagerdorn, Gunstad et Spitznagel, « Using Coffee to Compensate for Poor Sleep: Impact on Vigilance and Implications for Workplace Performance », Applied Ergonomics, vol. 70,‎ , p. 142–147 (PMID 29866304, DOI 10.1016/j.apergo.2018.02.026, lire en ligne)
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