Etats de vigilance9 minutes de lecture

Les états de vigilance

Introduction

Le cerveau de l’homme, mais aussi des mammifères et oiseaux est soumis à trois états de vigilance: l’éveil, le sommeil lent et le sommeil paradoxal. Chez l’homme adulte, l’éveil occupe la partie diurne des 24 heures, soit deux tiers (16h) contre un tiers (8h) pour le sommeil, qui comporte lui même 75% de sommeil lent et 25% de sommeil paradoxal. L’alternance veille sommeil est contrôlé par l’horloge biologique endogène, située dans les noyaux supra chiasmatiques, dans l’hypothalamus.

Ce rythme est dit circadien, mais il change en fonction de l’âge. A la naissance, ce rythme n’existe pas: le sommeil est morcelé en épisodes de trois ou quatre heures par exemple. Le vieillissement s’accompagne de cette organisation temporelle. Le sommeil a des fonctions très mystérieuses, de récupérer de la fatigue de la journée à un rôle dans l’apprentissage et la consolidation des connaissances. Dans les années 50s, une théorie passive du sommeil postulait que le cerveau, l’organisme, entrait en sommeil lorsque déconnecté de son environnement, c’est à dire en l’absence de stimulus. C’est totalement faux, puisque dans les années 60s, la découverte du sommeil paradoxal par Michel Jouvet a permis depuis lors d comprendre que le sommeil est très actif, tout comme l’éveil.

I Caractéristiques générales des états de vigilance

Chacun correspond à une activité neuronale spécifique, mais aussi à des signes neurovégétatifs et comportements spécifiques. L’indentification des états de vigilance se fait à partir de critères prenant en compte au moins trois paramètres: l’électroencéphalogramme EEG, découvert dans les années 20s par Hans Berger, consiste à enregistrer les différences de potentiel électrique entre deux électrodes placées sur le scalp, qui reflètent l’activité électrique du cerveau, qui se modifie progressivement selon l’état, et se manifeste sur l’EEG par des ondes cérébrales spécifiques de tel ou tel état de vigilance. L’électrooculogramme (EOG) est constitué d’électrodes placées autour des yeux pour enregistrer les manifestations électriques liées aux mouvements des yeux. L’électromyogramme (EMG) est quant à lui constitué d’électrodes placées sous la huppe du menton pour mesurer l’activité des muscles du menton (indicateur du tonus musculaire).

11 Description des états de vigilance et des stades de sommeil

Pour décrire des ondes, on utilise deux critères: l’amplitude (en mV) et la fréquence (lentes, rapides, par secondes, exprimé en Hz).

111 L’éveil

L’éveil actif est caractérisé par des ondes de faible amplitude (entre 5 et 20mV) de fréquence rapide (supérieure à 14Hz), appelées ondes bêta. L’éveil calme (sujet relaxé, détendu, yeux fermés) est caractérisé par des ondes alpha de fréquence moindre (entre 8 et 12Hz) et d’amplitude augmentée. Elles sont très réactives à l’ouverture et la fermeture des yeux.

112 Sommeil lent

Il se caractérise par deux choses au niveau de l’EEG: un ralentissement des ondes cérébrales, une augmentation d’amplitude. Il se divise en quatre stades de profondeur croissante, numérotés de 1 pour le sommeil le plus léger à 4 pour le plus profond. Les ondes deviennent de plus en plus lentes et amples avec la profondeur croissante du sommeil.

Au stade 1, stade intermédiaire entre éveil et sommeil, l’apparition d’ondes thêta est caractéristique: leur fréquence se situe entre 4 et 8Hz et amplitude accrue. Ce stade du sommeil représente 10% du sommeil du jeune adulte.

Le stade 2 est le sommeil confirmé, il est caractérisé par des ondes thêta plus lentes mais aussi la survenue de deux types d’ondes: les ondes des fuseaux du sommeil, dont la fréquence est rapide (entre 12 et 16Hz) mais qui ne durent pas longtemps(1 à 2 secondes), apparaissent par bouffées d’un côté, alors que de l’autre les complexes k: groupe d’onde lentes d’une à une seconde et demi apparaissent de façon transitoire, souvent associée au fuseau du sommeil, dans un sens ou dans l’autre. Leur apparition est cyclique. Le stade 2 représente 50% de la durée totale du sommeil. Les deux premiers stades sont souvent regroupés sous le nom de sommeil lent et léger.

Les stades 3 et 4 constituent le sommeil lent profond. Ils se caractérisent par des ondes de fréquence comprise entre 0.5 et 4Hz, appelées ondes delta ou ondes lentes, d’amplitude supérieure à 75mV. Le stade 3 comporte entre 20 et 50% d’ondes delta, et on parle de stade 4 lorsqu’il en comporte plus de 50%. Le seuil sensoriel est élevé. Lorsque l’on éveille un sujet en stade 4, on observe un phénomène d’inertie du sommeil: il faut 15 minutes pour émerger (d’où le fait que la sieste lors du travail nocturne est interdite -sauf en France-). Il constitue 20% de la dure totale du sommeil

Signes neurovégétatifs et comportementaux:Au fur et à mesure, l’EMG indique une diminution du tonus musculaire sans être totalement aboli en stade 4. Au niveau de l’EOG, en éveil, les yeux bougent, en stade 1, le mouvements oculaires sont lents puis se raréfient pour disparaître totalement en stade 4. Les signes neurovégétatifs (rythme cardiaque, respiratoire etc.) deviennent lents et réguliers, la température diminue au cours de la nuit et ce même si on reste réveillé, mais encore plus lorsque l’on dort.

113 Sommeil paradoxal

Il est caractérisé par des ondes très proches de celles de l’éveil: de faible amplitude et de fréquence rapide, très proches d celles de l’éveil et pourtant, la profondeur du sommeil est maximale. Jouvet parlait d’orage cérébral. L’EMG montre que tous les muscles sont totalement relâchés (atonie musculaire), sauf les yeux et les organes internes (coeur, poumons etc.): le corps est paralysé. L’activité corticale cérébrale est par contre importante. Voilà pur l’aspect tonique.

Au niveau des évènements phasiques, si on implante une électrode en profondeur, on observe l’apparition par bouffées d’ondes particulières dites PGO (pont – corps genouillés latéraux du thalamus – cortex occipital) ; et on note aussi des mouvements oculaires rapides, par bouffées (ou burst). D’après cette observation, le sommeil paradoxal est aussi appelé REMsleep pour rapid eye mouvements, c’est à dire sommeil à mouvement rapide des yeux.

Le niveau de température, de tension, le rythme cardiaque, respiratoire etc. devienent irréguliers, avec des risques d’hyperthermie ou hypothermie (ce qui présente un danger potentiel). Cette phase du sommeil représente 20 à 25% de la durée totale du sommeil, et il est réalisé en plusieurs épisodes et de manière périodique, environ toutes les 90 minutes. On dit qu’il s’agit du sommeil à rêves, mais c’est faux, ils peut aussi en exister en sommeil léger, bien que ceux ci ne soient pas aussi émotionnels, que peuvent l’être ceux réalisés en sommeil paradoxal (au cours duquel ils prennent l’aspect le plus bizarre et souvent le visage d’un cauchemar).

cf.p.36 hypnogramme.

12 Organisation interne du sommeil

L’endormissement se fait toujours en sommeil lent chez l’adulte, la profondeur augmente peu à peu, allant progressivement du stade 1 au stade 4, qui est allègrement suivi de sommeil paradoxal. Cette alternance constitue un cycle de sommeil et se repère quatre à cinq fois au cours de la nuit, avec une périodicité de 90 minutes. La composition des cycles change, les premiers sont très riches en stade 3 et 4 (sommeil lent profond). A l’inverse, ils comprennent un sommeil paradoxal court, cinq minutes par exemple. A la fin de la nuit, cette tendance s’inverse: il n’y a pas de sommeil lent profond de stade 4, par contre le sommeil paradoxal prend une place plus important, pouvant aller jusqu’à une durée de 45 minutes.

Un on dormeur a des microréveils au cours de la nuit, de plus en plus fréquents en fin de sommeil paradoxal. L’insomnie existe à cause d’origines différentes: souvent on observe un réalité une pathologie de l’éveil: les microréveils sont plus fréquents et durent plus longtemps, on a alors une pression de l’éveil sur le sommeil.

II Evolution du sommeil avec l’âge

La durée, composition temporelle et organisation du sommeil change avec l’âge.

21 nouveau né

Chez le nourrisson, on observe un sommeil agité et un sommeil calme. Au ours du sommeil agité, bébé bouge beaucoup, n’est pas paralysé, on observe de nombreux mouvements du corps, fins, comme les mouvements des doigts orteils, des étirements, flexions etc. Le visage devient aussi très expressif en particulier avec des mimiques différentes dans lesquelles on peut reconnaître les six émotions fondamentales (peur, dégoût, colère, tristesse, sourire etc.) On remarque aussi des mouvements des yeux par bouffées et les rythmes respiratoires et cardiaques sont accélérés.

Le sommeil calme (qui deviendra le sommeil lent) ne comporte pas de mouvements en général, un certain tonus musculaire est maintenu, le visage est souvent pale, peu expressif, agrémenté de petits mouvements de succion, les yeux fermés et immobiles, les fonctions végétatives lentes et régulières. Le nouveau né dort entre 14 et 20 heures par jour, le rythme circadien n’existe cependant pas encore, et le sommeil est morcelé en épisodes de trois à quatre heures, de jour comme de nuit. Le rythme du bébé est ultradien. Bébé s’en sort le plus souvent en sommeil agité. Les cycles de sommeil agité contre calme est plus court, d’une durée de 50 à 60 minutes environ. Bébé fait beaucoup de sommeil agité, environ 60% à 80% du sommeil total.

L’enfant de 1 à 6 mois commence à voir apparaître une périodicité vers un mois, avec la présence de longs épisodes d’éveil, souvent de 17 à 22h. Les épisodes de sommeil pendant la nuit s’allongent: un bébé d’un mois peut dormir 6 heures sans se réveiller pendant le nuit. De trois à six mois, cela peut aller jusqu’à neuf heures. De 6 mois à 1 ans, cela peut aller jusqu’à 12 heures d’à filé.

La composition du sommeil aussi se modifie. Le sommeil agité chute à 30% à six moi, pour atteindre presque les 25% d sommeil paradoxal du sommeil adulte. A partir de 2 à 3 mois, le sommeil calme s’individualise en stades équivalents du sommeil lent léger et lent profond de l’adulte.

Entre 6 mois et 4 ans, la durée totale de sommeil, siestes comprises diminue, mais lentement pour atteindre 10 à 12 heures entre trois et cinq ans. Le temps de sommeil dans la journée diminue progressivement puisqu’on passe de 3 siestes à 6 mois, à deux siestes à un an, puis une seule vers 18 mois.

A partir d’un an, les endormissements se font en sommeil lent. Les cycles u sommeil vont s’allonger progressivement pour atteindre celui de l’adulte (90 minutes) entre deux et trois ans.