vendredi 2 janvier 2015

Un conseil : Ne vous endormez pas !

Nous avons choisi  de rédiger un blog pour notre TPE.
Bonne visite...

Pour commencer : 

Les chats Source http://gloonesg.free.fr/systemenerveux.html




Depuis le XXème siècle de nombreuses recherches portées sur le sommeil ont été réalisées. Notamment celles de Michel Jouvet à partir de la fin des années 50 qui émit l'hypothèse que le sommeil était composé de 2 phases distinctes : le sommeil lent et le sommeil paradoxal. C’est grâce à son expérience sur les chats qu’il réussit à prouver l’existence de ces différentes phases. 
Celle-ci consistait à supprimer la phase de sommeil paradoxal des chats, en les réveillant dès qu’ils entraient dans cette période de rêve. A la fin de cette expérience, lors de la récupération d’un rythme de sommeil régulier, on constate le décès d’un des sujets. On se pose donc la question suivante : Le sommeil paradoxal est-il nécessaire ?

I) Découverte du sommeil paradoxal

  1. Sommeil et phases

Le sommeil est l’état opposé a la veille, c’est une période où l’on perd toute conscience du monde extérieur et qui donne lieu aux rêves. Il permet au corps de se remettre des efforts physiques et psychiques de la veille; c’est aussi la période où la croissance des enfants est la plus prononcée. Le sommeil est constitué de deux phases principales : le sommeil lent et le sommeil paradoxal qui constituent 1 cycle de sommeil. Ce dernier dure en moyenne 90 minutes et se renouvelle de 4 à 6 fois par nuit.  
Le sommeil lent est lui-même divisé en quatre autres stades: le stade 1 est celui de l'endormissement. Il ne dure en général que cinq minutes et est présent en début de nuit ou lors de brefs éveils. Durant cette phase, les paupières s’alourdissent, et le rythme de la respiration ralentit. Les globes oculaires sont animés de mouvements dits “pendulaires” , c'est-à-dire horizontaux tandis que le tonus musculaire diminue peu à peu.
Le stade 2 est la phase du sommeil dit léger. Lors de cette phase, le tonus musculaire est moindre par rapport au stade 1 mais une activité mentale est toujours présente. Ce stade plutôt bref dure de plus en plus longtemps dans les derniers cycles: il peut durer de 30 à 45 minutes en fin de nuit.
Ensuite subviennent les stades 3 et 4 qui se différencient par l’activité électrique du cerveau en fonction des ondes électriques. Les rythmes respiratoire et cardiaque sont réguliers et lents et le tonus musculaire pratiquement inexistant. Le réveil d’une personne qui se trouve dans une phase de sommeil lent profond est très difficile et induit des sensations de fatigue. Parfois des rêves simples peuvent survenir pendant cette phase. Elle dure en général de 15 à 25 minutes lors des premiers cycles puis devient de moins en moins longue au fur et à mesure de la nuit.
La seconde phase principale de sommeil est celle du sommeil paradoxal : c’est la période du rêve.

http://ugsel.org/wp-content/uploads/2014/01/hypnogramme.jpg


Les quatre phases du sommeil
https://sommeil.univ-lyon1.fr/articles/challamel/sommenf/print.php
Les caractéristiques du sommeil par phases
(source :https://sommeil.univ-lyon1.fr/articles/challamel/sommenf/print.php)
  1. Le sommeil paradoxal

Michel Jouvet (1925-      )
(Source : https://sommeil.univ-lyon1.fr/articles/savenir/naturalisation/na)
A l’origine, dans les années 50, les scientifiques voulaient améliorer la capacité des personnes travaillant de nuit, des pilotes et des personnes dans les sous-marins. Pour cela, des institutions françaises et américaines étudient les rythmes de sommeil. Ils découvrent alors les mouvements oculaires rapides autrement appelé “R.E.M. Sleep” (Rapid Eye Movement Sleep).
Ce n’est qu’en 1958 que Michel Jouvet, neurophysiologiste, découvre que pendant cette phase de REM sleep, les muscles du dormeur sont complètement relâchés alors que son cerveau a une activité électrique presque aussi importante que pendant l’état de veille. Ce qui est paradoxal c’est l’activité électrique intense du cerveau et des mouvements oculaires est proche de l’état de veille, alors que le corps est mou; le tonus musculaire est encore plus faible que celui du sommeil lent profond, le dormeur est alors difficile à réveiller. C’est pour cela que Michel Jouvet appelle cette phase “sommeil paradoxal”. Il est aussi très connu pour ses expériences sur les chats, mais aussi sur d’autres espèces animales et sur les humains.
Il révolutionne les théories du sommeil :

  • Une nouvelle activité cérébrale est découverte
  • Le rythme du sommeil est de 90 minutes et l’homéostasie est rejetée (Initialement élaborée et définie par Claude Bernard, l'homéostasie est la capacité que peut avoir un système quelconque à conserver son équilibre de fonctionnement en dépit des contraintes qui lui sont extérieures.) Le sommeil paradoxal est associé aux rêves
  • Le sommeil n’est plus uni en une seule phase
  • Cette activité cérébrale se répète 4 à 6 fois par nuit (cycles)


On peut caractériser cette phase par des mouvements oculaires rapides et fréquents; phénomène ayant donné le nom de REM sleep (Rapid Eye Movement). La respiration est très irrégulière comme le rythme cardiaque. Ce stade dure en moyenne 20 minutes : elle commence par durer de 2 à 3 minutes lors du premier cycle et se prolonge pour occuper plus de la moitié des derniers cycles. 
Il permet aussi  la mémorisation des informations accumulées durant la journée, grâce à la réorganisation des connexions neuronales. 
Mais le plus surprenant dans le rêve, c’est qu’il nous permet de “rester nous même”.
Les chercheurs Dement et Kleitman ont établit le même protocole que Michel Jouvet sur des étudiants volontaires à l’institut du sommeil de Chicago. Ils se sont aperçus que les personnes empêchées de rêver réagissaient à n’importe quelle demande : Kleitman demanda à un étudiant de prendre un couteau posé dans la pièce et de poignarder un de ses camarades, ce dernier exécuta cette requête sans réfléchir. Ce couteau était bien évidement en plastique et s’est brisé dès qu’il a atteint le second étudiant. Ils ont donc prouvé que le rêve permet de maintenir l’individuation (= Ce qui distingue un individu d’un autre), aussi une théorie émise par Michel Jouvet.


II) Le cerveau

Pendant la période de sommeil, le cerveau contrairement à notre corps, ne “dort” pas. En effet, l’activité cérébrale est très variée.


1) Les aires

De nombreuses zones cérébrales agissent pendant le sommeil. Durant le sommeil lent, le cerveau est au repos, on observe une activité cérébrale quasiment nulle. Contrairement à la période de sommeil paradoxal, pendant laquelle le cerveau est en grande activité : on observe beaucoup de régulation au niveau du tronc cérébral (Le tronc cérébral est une partie du système nerveux central servant de relais entre les structures de l'encéphale et la moelle épinière. ), ce qui entraîne la mise en activité de nombreuses aires.



Les aires cérébrales
(source : http://gloonesg.free.fr/systemenerveux.html

En particulier le thalamus servant de relais pour la majeure partie des informations sensorielles et motrices qui parviennent au cortex cérébral; mais aussi contrôle le cycle veille-sommeil. De plus, la rétine intervient aussi dans le rythme veille-sommeil en détectant l’intensité de la lumière qu’elle transmet ensuite à l’hypothalamus qui a son tour informe la glande pinéale. Cette dernière est responsable de la libération de mélatonine. Cette hormone déclenche alors le sommeil.



Coupe du cerveau

On observe que lorsque la lumière s’intensifie, le niveau de mélatonine baisse de plus en plus: c’est le moment du réveil. L’expérience sur les chats de Michel Jouvet a ainsi consisté à retirer certaine partie de ce tronc cérébral dont l’hypothalamus et l’hypophyse : ces aires n’ayant alors aucun effet sur le sommeil paradoxal bien qu’elles soient importantes; lorsqu’il supprima la zone entre le cerveau et la moelle épinière, il observa que ces chats mutilés ne possédaient plus du tout de sommeil paradoxal. Il en conclut que celui-ci naissait au niveau de ce pont.
 On remarque aussi que les aires primaires responsables de la vision ne sont pas activées alors que les aires plus spécifiques de la vision le sont : le cerveau arrive à former des images sans que la rétine envoie des informations au cerveau. On a déjà tous essayé d’imaginer  un beau paysage ou de se remémorer des expériences vécues sans avoir besoin d’ouvrir les yeux. C’est aussi ce qu’il se passe lors des rêves.

En revanche le cortex préfrontal qui assure la cohérence des informations n’est pas activé. Ainsi nos rêves ne sont pas inventés de manière logique et n’ont pas forcément de sens.

2) Neurones, synapses et ondes

Un neurone est une cellule nerveuse sur laquelle repose toutes les fonctions cérébrales. Sa forme est irrégulière et sa taille peut varier de quelques centièmes de millimètres à un peu plus d’un mètre. Elle possède un système d’échange avec d’autres cellules. Un neurone est constitué d’une partie réceptrice, d’un corps cellulaire qui intègre les informations (appelé soma), et d’un axone qui émet l’information. Leur principale source d’énergie est le glucose, qu’ils transforment en une molécule appelée ATP (adénosine triphosphate); celle-ci libère de l’énergie après dégradation.

Schéma de plusieurs neurones
(source :  http://tpela3d.e-monsite.com/pages/i-la-vision-de-l-homme/cerveau.html )
Les neurones peuvent former des milliers de synapses. Ils  fonctionnent à la fois avec des messages nerveux qui sont des potentiels d’actions et que l’on peut mesurer en mV lors du changement de la polarité de la membrane. En effet, sur la membrane plasmique il y a une répartition des ions positifs et des ions négatifs, et lorsque le message nerveux circule il y a un changement de polarité des neurones qui créé en quelque sorte de l’électricité que l’on mesure en plaçant des électrodes au niveau du cuir chevelu. Les neurones fonctionnent  aussi avec des messages chimiques appelés neurotransmetteurs qui sont libérés au niveau des synapses plus précisément dans la fente synaptique et qui sont ensuite récupérés par des capteurs spécieux adaptés au type de cellules qu’ils reçoivent  (phénomène de stéréocomplémentarité ).


Schéma synapse p.28.jpg
Une synapse (Source: Le cerveau pour les nuls)
Durant la phase de sommeil paradoxal, l’activité électrique du cerveau est aussi intense que lors d’un état d’éveil ainsi on peut rencontrer une fréquence de 15 ondes par secondes et observer leurs enregistrements en dents de scie car l’activité électrique du cerveau est rapide et peu voltée. Une onde est un potentiel d’action enregistré dans un neurone. On distingue plusieurs types d’ondes : les ondes Beta, Alpha, Theta et Delta.
http://enkisatan.files.wordpress.com/2013/08/brainwave-set.png?w=545&h=511





3) Techniques d’enregistrement


Positionnement des différentes électrodes lors des examens du sommeil

Pour étudier le sommeil paradoxal, différents examens sont réalisés. Ils permettent de détecter des problèmes spécifiques, grâce à des capteurs cutanés. On peut utiliser différents appareils : certains sont couramment utilisés dans le milieu médical comme l’électrocardiogramme. D’autres sont plutôt spécifiques à l’enregistrement du sommeil : pour détecter les mouvements des yeux, il s’agit d’un électro-occulogramme, pour étudier le tonus musculaire au niveau du menton, on utilise un éléctro-myogramme et pour enregistrer les ondes émises par le cerveau on se sert d’un électro-encéphalogramme.
Ce dernier permet de détecter la phase du sommeil dans laquelle se trouve le patient en captant l'électricité émise par le changement de polarité des ions sur la membrane plasmique des neurones (comme nous l’avons expliqué précédemment).
Ces examens nécessitent l’utilisation d’électrodes; elles existent à pinces ou à ventouses, mais les plus courantes sont celles à usage unique.


Les électrodes à  usage unique 

Le principe des électrodes est de capter par voie externe les ondes électriques émises par le corps. Elles sont constituées d’une plaque faite d’un matériau conducteur qui reçoit le signal. Il est nécessaire d’utiliser un électrolyte, substance conductrice permettant d’établir le contact entre la peau et la plaque Le signal détecté par les électrodes est amplifié, circule dans un câble, (conducteur électrique), et est envoyé sur le moniteur qui reçoit et traduit l’information sur un écran. Certains circuits électroniques de traitement  calculent la fréquence cardiaque, ce qui permet de détecter  les troubles des plus simples aux plus graves
.


Le principe des électrodes.


III) Les pathologies liées au sommeil paradoxal (maladies, traitements)

  1. Pathologies

  1. Absence et dégradation du sommeil paradoxal
Les principaux problèmes liés au sommeil paradoxal sont présents chez des patients atteints de maladies dégénératives ou neurodégénératives (le cerveau vieillit plus rapidement que prévu) comme la maladie d’Alzheimer ou de Parkinson. 
Habituellement, lorsque que l’on est dans une phase de sommeil paradoxal, on ne bouge pas, on remarque une sorte de paralysie musculaire que l’on pourrait comparer à un verrou qui nous empêche d’effectuer les mouvements lorsque l’on rêve. Mais ces personnes souffrent de troubles comportementaux du sommeil paradoxal (TCSP). C’est à dire qu’elles vivent/miment leurs rêves, c’est la parasomnie. Elles n’ont plus ce “verrou cérébral”. C’est là qu'apparaît le premier danger lié au sommeil paradoxal. Petit à petit le sommeil paradoxal se dégrade et devient alors un marqueur de l’évolution de la maladie. Au bout d’un certain temps il disparaît, ce qui signifie que “la fin est proche”.
Le sommeil paradoxal peut aussi être altéré par certains médicaments comme les antidépresseurs. Lors de l’arrêt du traitement on note des effets secondaires :un rebond de rêves ou de cauchemars et le plus souvent ces personnes ressentent l’impression d’avoir changé, de fonctionner au ralenti, le processus de mémorisation est totalement différent.
Chez certains patients on peut aussi remarquer une dégradation du sommeil paradoxal à cause d’insomnies trop longues. Celles-ci entraînent un manque de récupération mnésique qui est vital. La dégradation du sommeil paradoxal peut aussi être causée par des apnées du sommeil nombreuses: les personnes se réveillent trop souvent pour reprendre leur souffle ce qui interrompt donc le mécanisme des cycles de sommeil.


  1. Excès de sommeil paradoxal
La narcolepsie est une maladie auto-immune rare. Elle est caractérisée par des excès de somnolence diurne, des attaques de cataplexie, et parfois des hallucinations ou une paralysie du sommeil. Ils surviennent en général lorsque la personne ressent une forte émotion, les sujets tombent alors au sol. Une des hypothèses étudiées aujourd’hui est que les anticorps de cette maladie détruisent la zone du cerveau qui régule le sommeil paradoxal et donc le déstructure.
La somnolence diurne est un besoin excessif de dormir en cours de journée. Elle peut donc entraîner un endormissement incontrôlable en pleine activité, ce qui représente un danger pour la personne atteinte, et son entourage. Parfois les siestes peuvent améliorer cette somnolence.Les attaques de cataplexie sont des pertes ou des diminutions de tonus musculaires soudaines (atonies) durant la journée. Elles peuvent être localisées sur le corps  ou généralisées, elles entraînent alors une chute. Leur durée et leur intensité sont variables selon les patients. Elles sont souvent provoquées par des émotions fortes, mais n’entraînent aucune perte de conscience.Les paralysies du sommeil surviennent au moment du réveil ou de l’endormissement. Les sujets sont alors incapables de bouger tout en étant conscients.
L’endormissement et le réveil peuvent êtres accompagnés d'hallucinations: on parle d’hallucinations hypnagogiques pour l’endormissement et d'hallucinations hypnopompiques pour le réveil. Ce sont des perceptions visuelles, auditives, voire tactiles ne correspondant pas à la réalité.
Les patients narcoleptiques s’endorment très vite et très facilement, ils ne peuvent  généralement pas lutter. Ils entrent directement en phase de rêve car leur sommeil paradoxal est déstructuré. Ils peuvent aussi avoir une mauvaise qualité du sommeil nocturne ou souffrir de problèmes, tels que le somnanbulisme ou les réveils fréquents.


Tracé narcolepsie
Hypnogramme (organisation du sommeil de 24h) chez un sujet sain comparé à un narcoleptique. Source (http://www.institut-sommeil-vigilance.org/tout-savoir-sur-le-sommeil)
Chez le narcoleptique, on note :
- plusieurs épisodes de sommeil en cours de journée,
- la perturbation du sommeil par des éveils en cours de nuit

- Une tendance à la survenue très rapide du sommeil paradoxal, de jour comme de nuit.
  • Pour le somnambulisme, il n’y a pas de traitement spécifique mais les patients sont conseillés sur la conduite à avoir pour réduire le somnambulisme et limiter les risques. 
  • Pour les maladies dégénératives (sommeil déstructuré), on prescrit des médicaments afin d’éviter que les patients ne se blessent; ce sont généralement des calmants (exemple: rivotril).
Pour les patients narcoleptiques, une des solutions est d’essayer de mieux gérer son sommeil en adoptant des horaires réguliers et suffisants. Les siestes dans la journée permettent aussi de retrouver une bonne vigilance pour un certain temps. Des médicaments peuvent corriger les symptômes, mais ils réapparaissent dès l'arrêt du traitement. On prescrit actuellement des médicaments contenants des molécules éveillantes en journée comme le modiodal, un dopant qui permet de mieux réguler et de réduire le sommeil diurne. Ou bien des médicaments contenant des molécules stimulantes comme la méthylphénidate ou la méthamphétamine. Il est aussi possible d’utiliser des antidépresseurs à faibles doses (ex: Anafranil, Prozac..)  pour améliorer la continuité du sommeil et réduire l’anxiété.




  1. Traitements
La majorité des traitements existants à ce jour visent seulement l'apaisement des symptômes et non leur élimination.
Pour les patients atteints de parasomnie (mouvements durant le sommeil) il y a 2 cas :
Pour les patients atteints d’insomnies, une prise en charge psychologique, psychocomportementale, ou sophrologique est prescrite: c’est la rééducation des conditionnements à l’endormissement. En effet dans certains cas, les médicaments sont un mauvais réflexe pour dormir: le sommeil chimique est totalement différent d’un sommeil physiologique. La prise de médicaments ne permet pas de s’endormir dans de bonnes conditions puisque c’est artificiel.

Il existe aussi le cas de personnes en décalages de phases, c’est à dire les personnes qui n’arrivent pas à trouver le rythme jour/nuit (c’est le cas des personnes coupées de la lumière du soleil comme les aveugles). On leur prescrit alors une hormone naturellement produite par notre corps : la mélatonine, qui déclenche le sommeil.
Pour les patients ayants des troubles respiratoires du sommeil, comme les apnées, il n’y a pas non plus de médicaments: on leur conseille plutôt des appareils aidant à la respiration, c’est ce qu’on appelle une pression positive continue pour permettre de garder la gorge ouverte.


En revanche prendre des somnifères est un mauvais réflexe. En effet, le sommeil dû aux somnifères est un sommeil chimique et l’utilisation de somnifère, appartenant à la famille des benzodiazépines peut créer une dépendance et augmente les risques de développer la maladie d’Alzheimer. Tous les médicaments dont le principe actif se termine par “-épam” font partie des benzodiazéines. On trouve le Temesta© dont le principe actif est le Lorazépam, le Xanax© à base d’Alprazolam, le Lexotanil© contenant du Bromazépam qui sont tous des tranquillisants ou somnifères.
D’autres médicaments ne faisant pas partie des benzodiazépines, à base de zolpidem comme le Stilnox©, de zopiclone dans l’Imovane© et de zaleplon contenu dans le Sonata© sont interdits en France mais tolérés en Suisse. Ces médicaments entraîneraient une dépendance moindre que celle des benzodiazépines même si leur utilisation ne doit pas être trop longue c’est à dire moins de quelques mois.
On remarque que les benzodiazépines et leurs dérivés ont une formule topologique qui ont toutes une structure précise avec un rajout ou une suppression de certaines chaînes :


Formule caractéristique des benzodiazépines avec R étant des chaînes latérales divergentes qui donnent des propriétés différentes aux benzodiazépines.
molécule de Lorazepam
Elle a de puissants effets amnésiants. Augmente le risque de la maladie d’Alzheimer.

Molécule d’Alprazolam. Traite les troubles d’anxiétés.




Autres médicaments n’étant pas des benzodiazépines mais des tranquillisants :
Molécule de Zaleplon / hypnotique

Les troubles du sommeil peuvent être soulagé par l’utilisation de plantes : la phytothérapie.  Le houblon, la mélisse et la valériane sous forme de tisanes sont connues pour leurs effets tranquillisants bien qu’ils ne soient pas prouvés scientifiquement sur l’homme.


  1. 264 heures

C’est le nombre d’heures maximales pendant lesquelles Andy Gardner a tenu sans dormir. En effet, cet américain détient le record du nombre d’heures qu’un homme a passé éveillé, cela correspond à environ 11 jours. A la fin de l’expérience, Andy Gardner a dormi 14h00 d’affilée et a eu du mal à récupérer son manque de sommeil.

Un autre fait divers a alimenté la chronique : certaines personnes comme Charles Czeilser pensent que le célèbre roi de la pop, Michael Jackson serait mort à cause d’un manque important de sommeil car cela faisait 60 jours qu’il ne dormait “pas vraiment”.


Conclusion

Pour conclure, la phase de sommeil paradoxal est la période dite de rêves, aussi nommée REM sleep ( rapid eye movement sleep). Elle constitue une grande partie de notre sommeil, sa durée se prolonge d’environ 2 à 20 à minutes au cours des cycles, on peut compter en moyenne 6 cycles par nuit. De plus, le sommeil paradoxal réorganise les connexions neuronales afin de permettre une mémorisation des informations accumulées durant la journée. 
Cette phase de sommeil permet aussi de garder son individuation, de maintenir une différence de caractère et de comportement différents chez les êtres humains.
Grâce à différentes techniques d’enregistrements modernes comme l’éléctroencéphalogramme (EEG) ou encore l’éléctro-occulogramme (EOG) les scientifiques ont réussi à détecter de nombreuses maladies liées au REM sleep comme les maladies dégénératives et neurodégénératives principalement, ce qui peut emmener a dire que celui ci est nécessaire. Il existe également des personnes n’ayant pas de sommeil paradoxal, car soit elles prennent des médicaments qui dérèglent les phases de sommeil jusqu'à supprimer la phase de rêve soit “la fin est proche” car on ne peut plus identifier les différentes phases de sommeil : le sommeil paradoxal est signe de bonne santé.  De nos jours, aucun traitement  n’a réussi à guérir ces maladies même si certains permettent  seulement d’apaiser les symptômes.
Le sommeil paradoxal est donc nécessaire à une bonne santé, autant chez les hommes que chez certains animaux.
Les recherches récentes faites sur le sommeil paradoxal pourraient prévenir des maladies comme celles de Parkinson. En effet, les chercheurs pensent qu’avant de développer un tremblement ou d’avoir du mal à marcher ces personnes ont vécu leurs rêves ainsi l’idée serait de le détecter suffisamment tôt pour mettre en place un traitement et éviter que la maladie apparaisse ou même freiner une maladie qui ne s’est pas encore manifestée. En revanche, cette hypothèse n’est pas encore vérifiée. Ils ont aussi découvert que les personnes atteintes de cette même maladie de Parkinson bougent mieux durant leurs rêves que la journée comme si la nuit d’autres circuits étaient utilisés. Ils essaient donc de les mettre en évidence pour faire en sorte que les patients atteints de Parkinson aient des mouvements plus fluides et plus contrôlés. Dans la lignée de Michel Jouvet, des scientifiques poursuivent des recherches dans ce domaine, celles-ci pourraient faire avancer la médecine et améliorer les traitements ainsi que les conditions de vie des patients.

Sofia  LABAT, Laurène PATARD-MOREAU, Romane ESPARON 1ère S St Sernin 
Nous tenons à remercier le docteur neurologue Rachel DEBS pour son aide et pour ses conseils.

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Quelques documents pour aller encore plus loin :


Toutes nos sources sont contenues dans ce document :Bibliographie

 Une vidéo à regarder : C'est pas sorcier Le sommeil a rendez-vous avec la lune

Vidéo d'un chien narcoleptique :