Approche fonctionnelle du sommeil, explorations et
classification des pathologies du sommeil
D.Cugy - 2003
La vigilance peut être définie comme :
un état physiologique de l ’organismequi reçoit des stimulations et y répond(Petit Larousse)
la capacité d ’un sujet à répondre de façonadaptée à une situation inopinée.
Le sommeil est un état de vigilance
De la cellule aux organismes supérieurs
Evolution Etat de vigilance Fonction
Métabolique
Unicellulaires
Stimulus environnemental
Cycles Repos/Activité
Multicellulaires Stimulus environnemental
Cycles Repos/Activité Signal humoral
Activité électrique
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De la cellule aux organismes supérieurs
Evolution Etat de vigilance Fonction
MétaboliqueSystèmesGanglionnaires
SystèmesOrganisés
Stimulus environnemental
Cycles Repos/Activité
Signal humoralActivité électrique
SommeilOrganisation
Synaptique
Stimulus environnemental
Cycles Repos/Activité
Signal humoralActivité électrique
Sommeil
Température
Thermorégulation
Aspects électrophysiologiques
Il s’agit d ’un phénomène organisé
Le sommeil évolue avec l ’age
Le sommeil évolue avec l’ageAspect quantitatif
24 h
12 h
18 h
6 h
semaines mois années
28 36
Naissance
3 219 4 12 20
SommeilTransitionnel
Sommeil Lent
Eveil
Sommeil Paradoxal
Le sommeil évolue avec l’ageAspect qualitatif
16 h 30
15 h 30
15 h
14 h 30
14 h
12 h
10 h
7 h 30
1 semaine
1 mois
3 mois
6 mois
1 an
3-5 ans
10-12 ans
Adulte
18h 6h 18hminuit midi
Il existe une reproductibilité de l ’alternance repos/activité
L’isolement temporelinduit une
modificationde
l’organisation
Apnées et sommeilune privation expérimentale
Le rebond de sommeilsous traitement par PPC
Observations physiologiques
• La chronologie et la durée du sommeil sont strictement régulées.
• Il existe des rebonds spécifiques de Sommeil Lent et de Sommeil Paradoxal après privation sélective
• Le sommeil orthodoxe et le sommeil paradoxal présentent des différences majeures concernant notamment l’électrogénèse, la thermorégulation et la physiologie cardio-respiratoire.
ASPECTS FONCTIONNELS
Hypothèse fonctionnelle(Feinberg 1974, Borbely 1982, Daan 1984)
• Le sommeil a pour objet de permettre la récupération de la période d ’éveil précédente et de préparer à la période à venir.
• Les données relatives au sommeil orthodoxe sont conformes à cette hypothèse alors que cela n ’est pas le cas pour celles relatives au sommeil paradoxal (Borbely 1981, Steriade 1993)
L’apprentissage modifie le sommeil
La privation de sommeilperturbe les apprentissages
Modélisations
• Aspects homéostasiques
• Aspect chronobiologiques
• Aspects neuromimétiques
Le modèle de régulation à deux processus (Borbély, Daan & al 1981)
• L ’organisation temporelle des états de veille et de sommeil résulterait de l ’interaction de deux processus– Un processus homéostasique régulant le besoin
immédiat de sommeil (Processus S)– Un processus circadien assurant la prise en
compte du « temps » environnant (Processus C)
Le modèle de Borbely
Le modèle à deux oscillateurs (Kronauer, Czeisler & al 1982)
L ’alternance veille sommeil est sous dépendance de l ’interaction de deux oscillateurs.
Ce modèle explique l ’état de désynchronisation interne observé chez les sujets placés en isolement temporel
• Modèle initial de Mac Culloch et Pitts (1943): le neurone est modélisé comme un système dont la sortie est fonction de la somme pondérée de ses entrées
Approche à partir des modèles neuromimétiques
Modèles : Réseaux de neurones
La mémoire du réseau est constituée par l’organisation des différents neurones composant le réseau et les poids synaptiques associés.
Réseaux de Hopfield et mémoires associatives
La capacité maximale du modèle de Hopfield (P) si l’on exige qu’il n’y ait aucune erreur est de l’ordre de :
P ≤ N / 4 Ln(N)
Komlos & Paturi 1988
Dans tous les cas il existe une limite au nombre de prototypes pouvant être mémorisés et reconnus par le réseau : la mémoire est SATURABLE
Apprentissage :Loi de Hebb
La loi de Hebb (Stent - 1973), relative à l'évolution du poids synaptique peut être exprimée de la façon suivante :
Si deux neurones partageant une synapse (pré et post) sont activés simultanément (de façon synchrone), alors le poids de cette synapse est augmenté.
Si deux neurones partageant une synapse sont activés de façon asynchrone, alors le poids de cette synapse est diminué.
Application à la modélisationen physiologie :
Les lois de Hebb sont elles applicables chez l’homme ?
Le cablage «orthogonal » des différentes couches corticales est accessible de façon spécifique par des stimulations magnétiques et électriques. Il est alors possible « d’adresser » des aires corticales au moyen de stimulations synchronisées
Application à la modélisation en physiologie : légitimité du modèle
Mise en évidence chez l’homme d’une potentialisation Hebbienne corticale par stimulations Magnétiques et Electriques Synchronisées.
Katja Stefan, Joseph Claßen &l al ; Brain(2000), 123, 572-584 (Rostock)Synaptic modification by correlated activity : Hebb’s postulate revisitedBi G; Poo M. Annu Rev Neurosci 2001;24;139-66
Mesurede l'excitabilité
Stimulation Magnétique
Stimulation électrique
Le Sommeil Processus actif de traitement de l’information
Sommeil à ondes lentes et filtrage informationnel
L’approche thermodynamique des réseaux de neurones et notamment le rôle de sources de bruit dans la généralisation des capacités de traitement de l’information suggère que les phénomènes observés durant le sommeil paradoxal (PGO, variations de température) pourraient jouer le rôle de sources de bruits.
Durant le sommeil à ondes lentes, la cohérence de l’activité Delta s’accroit avec la profondeur du sommeil (1). On observe un rapport de phase entre les aires frontales et occipitales (2). L’application du 2ème principe de la loi de Hebb suggère qu’une fonction de filtrage informationnel pourrait être associée au sommeil à ondes lentes et peut être de façon plus généralisée aux activités EEG synchrones.
Sommeil paradoxalet généralisation
Aspects Fonctionnels
• Janet (1889) - Le sommeil est nécessaire à la prise en compte de l’expérience vécue et à l’adaptation de la réponse
• Freud (1904)– le travail du rêve (condensation, déplacement,
figuration, élaboration secondaire)– le processus Psy (de la perception à la
conscience)
Le processus
..............P S1 S2
Inconscient Préconscient
M
SouvenirPerception
Le processus
Classification des troubles du sommeil
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Classification des Troubles du Sommeil
Jean Pierre JEUNET & al: Le Fabuleux destin d’Amélie Poulain 2001 UGC
Classification I.C.S.D.
Dyssomnies 1.A Troubles du sommeil intrinsèque
1.B. Troubles du sommeil Extrinsèques
1.C.Troubles des rythmes circadiens
Parasomnies 2.A Troubles de l’éveil
2.B Troubles liés aux transitions veille/sommeil
2.C Parasomnies associées au sommeil paradoxal
2.D Autres parasomnies
Troubles du sommeil associés à des pathologies médicales ou psychiatriques
3.A Associés à des troubles mentaux
3.B Associés à des troubles neurologiques
3.C Associés à d’autres pathologies médicales
Troubles du sommeil spécifiques
Courts dormeurs, longs dormeurs,myoclonies nocturnes, hperhydrose du sommeil, troubles du sommeil menstruels, troubles du sommeil liés à la grossesse, ….
DyssomniesIntrinsèque Insomnie psychophysiologique, Mauvaise perception du
sommeil, Insomnie idiopathique, Narcolepsie, Hypersomnie récurrente, Hypersomnie idiopathique, Hypersomnie post traumatique, Syndrome d’apnées obstructif du sommeil, Syndrome d’apnées centrales, Syndrome d’hypoventilation alvéolaire, Syndrome des mouvements périodiques, Syndrome des jambes sans repos
Extrinsèque Mauvaise hygiène de sommeil, Troubles du sommeil liés à l’environnement, Insomnie d’altitude, Troubles du sommeil liés à l’adaptation, Syndrome d’insuffisance de sommeil, Temps de sommeil réduit,,Troubles de l’endormissement, Insomnie par allergie alimentaire, Syndrome alimentaires nocturnes, Troubles du sommeil secondaires à une dépendance aux hypnotiques, Troubles secondaires à un usage de stimulants, à une consommation d’alcool, toxiques
Dyssomnies (suite)Troubles du rythme circadien
(désynchronoses)
Syndrome de changement de méridien (Jet Lag), Troubles du sommeil liés au travail posté, Irrégularité des cycles veille/sommeil, Syndrome de retard de phase, syndrome d’avance de phase, Syndrome hypernycthéméral
ParasomniesTrouble de l’éveil Eveils confus, Somnambulisme, Terreurs nocturnes
Troubles des transition veille/sommeil
Rythmies du sommeil, Secousses hypnagogiques, Somniloquie, Crampes nocturnes,
Habituellement associées au sommeil paradoxal
Cauchemars, Paralysies du sommeil, Impuissance, Erection douloureuse du sommeil, Troubles de la conduction atriale liés au sommeil
Autres Bruxisme, Enurésie, Déglutition nocturnes, Dystonie paroxystique nocturne, Mort subite nocturne, Ronflement primaire, Apnées du sommeil de l’enfant, Syndrome d’hypoventilation alvéolaire congénital (Ondine), Mort subite de l’enfant, Myoclonies néonatales bénignes
CONCLUSION
Le sommeil est un état fonctionnel actif de l’organisme associé à des processus complexes ayant trait aux apprentissages.
Les dysfonctions du sommeil sont associées à des troubles identifiés faisant l’objet d’une classification et de modalités de prise en charge thérapeutique.
Ces dysfonctions peuvent être la conséquence de perturbations environnementales (nuisances, alimentation, horaires de travail, etc….).