On estime que l’on passe un tiers de notre vie à dormir – soit 10 ans pour une personne de 30 ans. Il est donc évident que le sommeil joue un rôle extrêmement important dansnotre vie !

Je vous propose aujourd’hui de partir à la découverte du sommeil pour mieux comprendre son fonctionnement et ses effets.

A quoi correspond le sommeil ?

Jusqu’à une période pas si ancienne, le sommeil était avant tout considéré comme un état d’inconscience (passif) qui séparait deux phases d’éveil (actif). Grâce aux neurosciences et à l’électroencéphalogramme – instrument qui mesure l’activité électrique du cerveau et plus précisément du néocortex – on sait aujourd’hui qu’un grand nombre d’activités neuronales se mettent pendant le sommeil. Ainsi, le sommeil est passé – aux yeux des chercheurs – d’un état passif à un état où le cerveau travaille.

Commençons par les découvertes concernant l’activité électrique du cerveau. En effet, les neuroscientifiques ont identifié cinq types d’onde cérébrale qui sont plus ou moins rapides et avec une fréquence plus ou moins haute. Ces ondes sont corrélées à l’état d’éveil :

• Eveil : Onde Bêta (15 à 30 Hz)
• Eveil calme : (repos éveillé avec les yeux fermés) Onde Alpha (8 à 12 Hz)
• Sommeil lent (léger et lourd) : Onde Delta (0.5 à 4 Hz)
• Sommeil paradoxal : Onde Thêta (4 à 8 Hz)

Lors de la phase d’éveil, le cerveau produit une activité électrique à hautes fréquences et bas voltage. Ceci est causé par le nombre élevé d’activités et de pensées que notre cerveau doit traiter à chaque instant. C’est ce que l’on appelle la désynchronisation corticale, où les neurones vont travailler sur plusieurs choses en même temps.

L’éveil calme – détente les yeux fermés – quant à lui, est caractérisé par l’apparition d’onde alpha dans le cortex occipital (siège de la vision).

L’étape de sommeil lent se décompose de trois stades qui n’ont pas la même activité électrique :

• N1 (endormissement) : l’activité électrique diminue.
• N2 (sommeil lent léger) : apparition de légères accélérations ponctuelles appelées “fuseaux” et de grandes amplitudes ponctuelles appelées “complexe k”.
• N3 (sommeil lent profond) : sommeil plus profond avec un ralentissement de l’activité cérébrale. On y voit apparaître les ondes delta qui ont une faible fréquence d’oscillation. Ici, les neurones se synchronisent, ce qui explique les ondes à haute amplitude et faible fréquence.

Enfin, lors de la phase de sommeil paradoxal, l’activité électrique revient à la même forme que lors de la phase d’éveil avec des ondes à hautes fréquences et faibles oscillations (onde thêta). Sur la base de l’EEG (électroencéphalogramme) seul, le sommeil paradoxal est indifférenciable de l’éveil et il faut analyser d’autres paramètres tels que la tension musculaire pour déterminer si l’individu est en phase d’éveil ou de sommeil paradoxal.

Le sommeil paradoxal tire son nom du fait qu’en étant endormi, le cortex cérébral est PARADOXALEMENT actif et ce d’une manière très semblable à l’état d’éveil.

Les différences entre l’état d’éveil et le sommeil paradoxal.

En état de sommeil paradoxal, le cerveau émet des ondes électriques presque identiques à la phase d’éveil. Ce sont donc d’autres facteurs qui pourront nous aiguiller sur la phase où se trouve l’individu.

Les différences se situent à plusieurs niveaux :

• Tonus musculaire
• Mouvements oculaires
• Rythme cardiaque, respiration
• Thermo-régulation

Lors du sommeil paradoxal, on constate en effet une atonie musculaire – le cerveau sécrète une hormone qui empêche de bouger pendant les rêves – des saccades oculaires, un rythme cardiaque et respiratoire irrégulier, ainsi que des variations de la température corporelle.

A l’inverse, lorsque nous sommes en état d’éveil, nous avons du tonus musculaire (heureusement !), des mouvements oculaires sporadiques, une stabilité au niveau du rythme cardiaque, une respiration et une thermo – régulation stables.

La composition d’une phase de sommeil

Nous venons de voir que le sommeil était découpé en deux grandes étapes – le sommeil lent et le sommeil paradoxal – et que l’on retrouve une signature et une activité électrique propre à chaque phase du sommeil.

A présent, intéressons-nous à la succession de ces phases.

En moyenne, un cycle de sommeil complet (sommeil lent + sommeil paradoxal) dure 90 minutes mais la durée varie d’un individu à l’autre et peut aller jusqu’à 2 heures. Ceci explique pourquoi certains auront besoin de davantage de sommeil pour récupérer de la fatigue, en fonction de la durée de leurs cycles.

Prenons la moyenne comme référence, sur un cycle de 90 minutes :

• Le sommeil lent dure 75 minutes – plus de deux tiers du sommeil.
• Le sommeil paradoxal dure 15 minutes.

Une nuit de sommeil comporte 4 à 6 cycles de sommeil qui n’auront cependant pas la même composition en début et en fin de nuit. Ainsi, lors des premiers cycles de sommeil, la phase N3 du sommeil lent est très longue et marquée au contraire du sommeil paradoxal plus court. Inversement, en fin de nuit, c’est le sommeil paradoxal qui va s’allonger dans les derniers cycles de sommeil alors que la phase N3 va peu à peu disparaître.

Pourquoi le sommeil est-il si important ?

Pourquoi faut-il dormir ni trop ni trop peu

Des études récentes ont cherché à mettre en corrélation la durée du sommeil et l’espérance de vie ainsi que la durée du sommeil et l’état de santé d’une personne. La première étude est à prendre avec précaution car la population ciblée est composée de femmes de 67 ans (Kripke et al, 2011). Or, les personnes plus âgées ont besoin de moins dormir (environ 6 heures par nuit). Les résultats de l’étude montrent que l’espérance de vie de ces personnes est réduite en cas de sommeil trop faible (moins de 5h) ou trop élevé (plus 6,5 h). Si les besoins en sommeil chez les personnes plus jeunes sont plus élevés (nous en parlons dans la suite de l’article), on retiendra de cette étude que le manque de sommeil comme l’excès de sommeil sont nocifs pour la santé.

(Résultat de l’étude de Kripke et al (2011) sur l’espérance de vie des femmes de 67 ans par rapport à leur durée de sommeil)

La seconde étude concerne la corrélation entre durée du sommeil et absence de maladie. Les chercheurs ont pris des hommes et des femmes ayant en moyenne 44 ans. Ils ont pu montrer que le risque de maladies était le plus faible lorsque la durée du sommeil était de 7,6h. A l’inverse, le risque était le plus fort quand les sujets dormaient moins de 6h ou plus de 9h (Lallukka et al, 2014).

Les effets néfastes du manque de sommeil

Le sommeil n’a pas qu’un effet sur la récupération de la fatigue. On a ainsi pu démontrer les effets néfastes du manque de sommeil sur la santé de l’être humain – il existe à ce titre des effets court terme et des effets long terme.

Les effets néfastes du manque de sommeil à court terme sont :

• Baisse de vigilance et de l’attention
• Diminution des performances et de la productivité
• Stress
• Réduction de la mémoire

De plus, les effets d’une dette de sommeil à long terme sont :

• Obésité
• Diabète
• Diminution du système immunitaire
• Augmentation des dépressions
• Augmentation des risques cardio-vasculaire

Le rôle des ondes Delta dans la récupération

Les recherches visant à caractériser et à comprendre le rôle de chaque type d’onde cérébrale ont montré que les ondes lentes (onde delta) – produites lors de la phase de sommeil profond – sont produites en grande quantité lors des premiers cycles de sommeil. Elles sont responsables de la récupération de la fatigue et permettent de “payer” la dette de sommeil que l’on a accumulée. Pour aller plus loin, l’expérience que nous vous détaillons juste après étudie l’effet du manque de sommeil sur la production de ses ondes. L’hypothèse des chercheurs à l’origine de l’étude était qu’un manque de sommeil augmentait le taux d’ondes lentes lors du « rebond de sommeil » (i.e. la bonne nuit que l’on fait après une mauvaise nuit)  – la quantité de sommeil revient à la normale après une diminution de celle-ci.

La dette de sommeil correspond à un manque cumulé de sommeil.

L’expérience consistait tout simplement à comparer la production d’ondes delta sous différentes configurations :

• Lors d’un sommeil normal.
• Lors d’un sommeil après une période de privation de 2 nuits.

 L’hypothèse se confirma : les ondes lentes étaient présentes en plus grandes quantités lors d’un rebond de sommeil – deuxième configuration – que lors d’un sommeil normal.

Dormir ne sert pas uniquement à récupérer de la fatigue

Enfin, le sommeil n’a pas uniquement un rôle de récupération de la fatigue. Comme nous l’avons vu précédemment, le manque de sommeil conduit à une réduction de l’espérance de vie et une augmentation des maladies. Regardons les principales fonctions du sommeil :

La régulation du glucose

La première fonction concerne la régulation du métabolisme glucidique. Les études ont montré que chez les rats, le manque de sommeil engendre une diminution de la production de glycogène – stock de glucose. Le glucose sert notamment à alimenter nos cellules et notre cerveau en énergie.

Nettoyer et réparer le cerveau

Le sommeil permet également de réparer et de nettoyer le cerveau des cellules mortes par le biais du système sanguin.

Dormir pour apprendre

Il permet aussi de consolider la mémoire car c’est durant le sommeil que les savoirs vont s’ancrer. Un tri des informations est alors effectué pendant que nous dormons et les informations apprises durant la journée se transfèrent de l’hippocampe au cortex. Pour en savoir plus, vous pouvez consulter l’article ci-contre du figaro : http://sante.lefigaro.fr/article/comment-le-sommeil-intervient-il-dans-la-memorisation-/ Le manque de sommeil perturbe cet effet ce qui complique l’apprentissage.

L’homéostasie synaptique

Enfin, le sommeil a un rôle d’homéostasie synaptique. Comme vous le savez sans doute, plus on utilise un réseau de neurones et plus les connexions entre les neurones de ce réseau vont se renforcer. A l’inverse, si on utilise peu un réseau de neurones, les liens entre eux vont disparaître. Par exemple, lorsque vous pratiquez un sport comme la boxe anglaise, vous allez renforcer – au niveau du cerveau – un ensemble d’aptitudes. Pour cela, vous utilisez les réseaux de neurones qui leur sont associés (motricité, posture etc…). Plus précisément, lorsque vous effectuez une esquive, cela va complexifier (améliorer) le réseau de neurones associé à l’esquive. Les coups de pied étant interdit en boxe anglaise, les réseaux de neurones liés au “kick” seront moins utilisés et donc moins développés. De plus, le nombre de connexions neuronales du réseau influe sur la performance de l’action associée à ce réseau (nous y reviendrons dans un prochain article !). C’est pendant le sommeil que le cerveau va trier les connexions synaptiques en les supprimant si le réseau n’est pas utilisé ou en les renforçant s’il est très utilisé.

Pourquoi le sommeil est important : ce qu’il faut retenir

• Le sommeil est un état actif est non pas passif. L’activité cérébrale est importante lors des différentes phases du sommeil.
• On distingue plusieurs phases lors d’un cycle de sommeil : le sommeil lent (endormissement, sommeil lent léger, sommeil lent profond) et le sommeil paradoxal.
• Chaque phase du sommeil est caractérisée par une signature électrique.
• Le sommeil paradoxal produit les mêmes ondes cérébrales que la phase d’éveil. Ce sont d’autres caractéristiques qui permettent de les distinguer.
• Une nuit de sommeil est constituée de plusieurs cycles de sommeil, chacun durant en moyenne 90 minutes.
• Le manque de sommeil a des effets négatifs à court terme (baisse d’attention, de mémorisation, de performance, stress) et à long terme (obésité diabète, maladie cardio-vasculaire, dépression).
•  Le sommeil à plusieurs rôles : régulation du métabolisme glucidique, nettoyage du cerveau, consolidation de la mémoire et homéostasie synaptique.

Les outils et techniques proposées dans la section Bien-être pourront vous aider à améliorer la qualité de votre sommeil : n’hésitez pas à les consulter !

SOURCES :

• http://www.cenas.ch/le-sommeil/comprendre-le-sommeil/phases-du-sommeil/
• Formation “Neurosciences pour l’accompagnement”, Arche, module “sommeil et rêves” présentée par Thierry Gallopin (chercheur en neurosciences et maître de conférences)
• Kripke DF, Langer RD, Elliott JA, et al. Mortality related to actigraphic long and short sleep. Sleep Med 2011;12:28–33. doi:10.1016/j.sleep.2010.04.016
• Lallukka, T., Kaikkonen, R., Härkänen, T., Kronholm, E., Partonen, T., Rahkonen, O., & Koskinen, S. (2014). Sleep and sickness absence: a nationally representative register-based follow-up study. Sleep, 37(9), 1413–1425. doi:10.5665/sleep.3986