SOMMEIL

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Le cerveau humain, comme celui de tous les Vertébrés supérieurs, subit l'alternance de trois états : éveil, sommeil, rêve. Au cours de l'éveil, le cerveau reçoit les informations du milieu extérieur ou intérieur, les intègre et les compare aux informations reçues antérieurement pour y répondre de façon adaptée selon des mécanismes innés ou acquis. C'est également au cours de l'éveil que les différents instincts qui permettent la survie de l'individu et de l'espèce opèrent selon des schèmes innés. L'éveil est suivi par le sommeil, dont l'apparition impérieuse a pu être comparée à un instinct (E. Claparède). Au cours du sommeil, les diverses fonctions et régulations végétatives sont conservées, alors que les opérations les plus complexes de l'activité nerveuse supérieure semblent supprimées. Cependant, certains mécanismes de la vie de relation persistent encore grâce auxquels le dormeur peut s'éveiller lors de l'apparition de signaux signifiants : le bruit d'une souris réveille immédiatement le chat, comme l'arrêt du moulin, jadis, réveillait le meunier. La persistance de ces possibilités d'intégration au cours du sommeil différencie celui-ci du coma ou de la narcose. Au cours du sommeil apparaît périodiquement un troisième état : le rêve, avec ses aspects phénoménologiques bien connus. Éveil, sommeil et rêve sont liés entre eux de façon dialectique. La prolongation de l'éveil entraîne en effet une augmentation de la durée du sommeil « réparateur » et du rêve. Il doit donc exister des mécanismes de régulation au long cours qui rendent possible la succession harmonieuse de ces trois états.

L'étude des mécanismes du cycle sommeil-rêve-éveil est encore un domaine de recherche scientifique très actif. Elle a bénéficié, au début, des enseignements de la neurologie et de la neuropathologie grâce à la description des atteintes dues aux encéphalites, qui entraînaient des comas ou des insomnies. La neurophysiologie, en procédant à des lésions limitées de l'encéphale grâce aux techniques stéréotaxiques, permit ensuite de réaliser des comas expérimentaux chez l'animal. L'électrophysiologie, en fournissant un critère électrique cérébral aux descriptions cliniques, ouvrit une aire de recherche très féconde. Ainsi furent délimitées de façon relativement précise les structures nerveuses responsables de l'éveil, du sommeil et du rêve. Cependant, l'électrophysiologie, qui explique la plupart des phénomènes de transmission et d'intégration nerveuse par des potentiels synaptiques dont la durée est de l'ordre de la milliseconde, est désarmée devant les phénomènes au long cours comme l'alternance entre l'éveil et le sommeil. Comment expliquer en termes de potentiel synaptique le « rebond » de sommeil ou de rêve qui peut parfois durer plusieurs jours après leur suppression ? On entre ici dans le domaine de la neurophysiologie dite humide, celle des neurotransmetteurs. Ainsi, grâce aux progrès de la biochimie, une nouvelle discipline, la neurochimie, est venue au secours de l'électrophysiologie en précisant les étapes enzymatiques de la biosynthèse des neurotransmetteurs centraux et des substances hypnogènes. Ces recherches permirent de mieux comprendre les effets de certaines drogues sur l'activité cérébrale : la neuropharmacologie pouvait alors devenir un outil d'investigation très utile dans le domaine de la régulation des états de vigilance. Ensuite, l'histochimie a comblé le fossé existant entre les données de la neurophysiologie classique, qui avaient permis de délimiter les régions de l'encéphale importantes pour le déclenchement du sommeil et de l'éveil, et la neurochimie ou la neuropharmacologie qui avaient précisé les substances chimiques impliquées dans ces états.

Des progrès significatifs ont été réalisés par de nouvelles approches expérimentales pénétrant l'intimité des cellules nerveuses. D'abord, l'électrophysiologie in vitro (pourtant assez anachronique dans le cadre de recherches sur une fonction physiologique telle que la vigilance) s'est avérée très performante pour l'étude des spécificités biophysiques et pharmacologiques des neurones et leur mode d'intégration au sein des réseaux neuronaux complexes. La biologie moléculaire, de son côté, permet la manipulation du matériel génétique des neurones d'intérêt pour établir leur carte d'identité moléculaire et identifier, grâce à la mise en œuvre de la transgenèse, les gènes impliqués dans la régulation physiologique de la vigilance. Enfin, chez l'homme, l'émergence des techniques de neuro-imagerie fonctionnelle rend possible le décodage des fonctions cognitives du sommeil et des corrélats neurophysiologiques du contenu onirique pendant le sommeil paradoxal.

Le cycle éveil-sommeil-rêve

Aspects phénoménologiques

Chez le chat

Le critère le plus fidèle de l'éveil est la présence, au niveau du cortex cérébral (fig. 1), d'une activité électrique rapide et de bas voltage : c'est la réaction d'éveil (ou arousal reaction). La plupart des structures sous-corticales (thalamus, tronc cérébral) présentent aussi une activité rapide, sauf l'hippocampe où l'on recueille une activité plus lente : rythme thêta à 4 ou 7 c/s (cycles par seconde).

Le comportement de sommeil d'un animal se reconnaît aisément grâce à sa posture. Il existe donc toujours un certain tonus musculaire qui se traduit par la persistance d'une activité électromyographique au niveau des muscles de la nuque. Les signes oculaires tels que le myosis et la relaxation des paupières nictitantes constituent également des signes très fidèles de sommeil.

Au point de vue électroencéphalographique (fig. 1), l'endormissement se caractérise par un ralentissement de l'activité électrique cérébrale avec apparition de « fuseaux » à 16 c/s, suivis d'ondes lentes de haut voltage à 2 ou 3 c/s. C'est à cause de cette activité lente que l'on donne parfois le nom de sommeil lent au sommeil proprement dit (ou sommeil orthodoxe). Le seuil d'éveil, testé par des stimulations acoustiques par exemple, tend à augmenter au fur et à mesure que le ralentissement de l'activité électrique cérébrale devient plus important.

Périodiquement, toutes les 25 à 30 minutes, le sommeil lent est interrompu par un autre état, appelé sommeil paradoxal, dont la durée moyenne est de 6 minutes. Deux signes principaux permettent de reconnaître le sommeil paradoxal : atonie totale, particulièrement visible si l'animal dort en position de sphinx (la [...]

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Sommeil-rêve-éveil selon le degré de maturité nerveuse

Sommeil-rêve-éveil selon le degré de maturité nerveuse
Crédits : Encyclopædia Universalis France

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Sommeil-rêve-éveil : réseaux exécutifs de l'éveil.

Sommeil-rêve-éveil : réseaux exécutifs de l'éveil.
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Sommeil-rêve-éveil : stimulation de l'éveil

Sommeil-rêve-éveil : stimulation de l'éveil
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Sommeil-rêve-éveil : endormissement et sommeil lent (d'après Valatx, 1995).

Sommeil-rêve-éveil : endormissement et sommeil lent (d'après Valatx, 1995).
Crédits : Encyclopædia Universalis France

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Écrit par :

  • : docteur en neurosciences, chercheur au C.N.R.S.
  • : professeur à l'université de Lyon-I-Claude-Bernard, directeur du département de médecine expérimentale, U.R.A. C.N.R.S.1195, I.N.S.E.R.M., U52
  • : professeur des Universités, praticien hospitalier, chef de service au C.H.U. de Grenoble
  • : unité de sommeil, hôpital Lariboisière, Paris

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Pour citer l’article

Patrice FORT, Michel JOUVET, Patrick LÉVY, Véronique VIOT-BLANC, « SOMMEIL », Encyclopædia Universalis [en ligne], consulté le 01 décembre 2021. URL : https://www.universalis.fr/encyclopedie/sommeil/