des états de veille et de sommeil

Bases neurophysiologiques
des états de veille et de sommeil
Yves DAUVILLIERS
Département de Physiologie
Neurologie – CHU Montpellier
Objectifs du cours
• Décrire l’organisation normale du sommeil sur les 24 h
• Expliquer le fonctionnement du réseau exécutif de l’éveil
et ses bases neurobiologiques
• Préciser le rôle du noyau ventro-latéral-préoptique (VLPO)
dans l’induction du sommeil lent
• Expliquer les interactions entre les neurones
monoaminergiques et cholinergiques en sommeil paradoxal
1PLAN
 Structure du sommeil normal
Différents stades de veille et de sommeil
Organisation normale du sommeil
 Mécanismes neurophysiologiques de l’Eveil
 Mécanismes neurophysiologiques du Sommeil Lent
 Modèle Flip-Flop: Interaction Eveil - Sommeil Lent
 Mécanismes neurophysiologiques du Sommeil Paradoxal
 Conclusion
Structure du sommeil normal
- Différents stades de veille et de sommeil
- Organisation normale du sommeil
2Le Sommeil:
Définition comportementale
Caractéristiques comportementales :
• Immobilité corporelle
• Perte de conscience
• Indifférence aux stimuli habituels
mais conservation de sensibilité à des stimuli intenses
• Réversibilité immédiate
• Processus actif
• Trait commun aux différentes espèces animales
Imprécision Définition neurophysiologique
Définition neurophysiologique du sommeil:
Polysomnographie
Classification Fréquence en
hertzAmplificateur
Rythme bêta 13 – 30 hz
Rythme alpha 8 – 12 hz
Rythme thêta 4 –7 hz
Rythme delta < 4 hz
Lents, rapides ou absents
Tonus: présent ou absent
Classification du sommeil en différents stades et époques:
(Scoring selon Rechtschaffen et Kales, 1968)
3Tracé de veille active : Rythme désynchronisé
Tracé de transition veille-sommeil: Rythme désynchronisé
Tracé de stade 2: Fuseaux de sommeil (Durée> 0,5s, 12-14 Hz)
Tracé de stade 2: Complexe K (Durée> 0,5s, Onde lente)
4Trace de stade 3: >20 % de l’époque avec des ondes lentes
de grande amplitudes entre 0,5 à 2 c/s
Rythme synchronisé
Trace de stade 4: >50 % de l’époque avec des ondes lentes
de grande amplitudes (> 75 µV) et de 0,5 à 2 c/s
Tracé de sommeil paradoxal
avec mouvements oculaires rapides,
et atonie musculaire
Rythme désynchronisé
5Organisation du sommeil normal:
Analyse de l’hypnogramme
Cycle: Sommeil lent + paradoxal : 90 minutes
Nuit de sommeil normal d’un adulte jeune: Durée ≈ 7,2h
B
S1 = 5 % S3+S4 = 25 %
S2 = 50 % SP = 20 %
MECANISMES NEUROPHYSIOLOGIQUES
DE L’ EVEIL
6Historique
*1925: Encéphalite léthargique - Von Economo -
Lésion hypothalamique postérieure: Somnolence
Lésion hypothalamique antérieure: Insomnie
Importance de l’hypothalamus dans
la régulation de la veille et du sommeil
Historique:
1949-53: Morruzzi et Magoun
• Transsection complète du TC: Partie mésencéphalique(B): Cerveau isolé
- Tracé de sommeil ininterrompu: Rythme lent delta
- Stimulation sensorielle impossible
Chat
• Transsection complète de Moelle cervicale en A- Encéphale isolé
- Alternance ondes lentes (sommeil) et rapides (éveil)
- Si stimulation sensorielle (via nerfs crâniens): Eveil cortical
7Expériences de stimulation/ lésion
Entre cerveau et encéphale isolé: SRAA
Substance réticulée activatrice ascendante
Région cholinergique
Lésion: Apparition du sommeil lent B
Stimulation de SRAA:
- Eveil réticulaire = Activation autonomique
Augmentation de fréquence cardiaque,
Arespiratoire et pression artérielle
- Puis Eveil cortical
via les voies excitatrices ascendantes sur cortex diffus
- Puis Eveil comportemental
via les voies motrices descendantes: Stimulation des motoneurones de ME
Bilan de ces expériences… 1950
Sommeil = passif
Eveil = actif
Sommeil = 1 seul état
EEG lent stade 1 à 4
avec diminution du pouls et respiration
et MOL à l’endormissement
1957: Découverte du Sommeil Paradoxal
Sommeil = Actif
8Régulation de VEILLE – SOMMEIL LENT
Eveil et sommeil = Processus actifs intimement liés
*Pour déclencher l’éveil: il faut activer l’éveil et inhiber le sommeil
*Pour déclencher le sommeil: il faut activer sommeil et inhiber veille
- Si l’éveil ne s’inactive pas pendant le sommeil:
Insomnie psychophysiologique = Activation des 2 systèmes
- Si le sommeil et l’éveil sont inactivés:
Anesthésie = Inactivation des 2 systèmes
EVEIL: Régulation complexe via plusieurs composantes différentes:
Composante corticale et comportementale
Si dissociation: Somnambulisme
Réseau exécutif de l’éveil
• Formation réticulée et Nx pédunculopontin: Cholinergique
• Autres noyaux impliqués
– Télencéphale basal:
• Pour Eveil cortical/ Voie cholinergique
– Locus coeruleus:
• Pour Eveil cortical/ Voie noradrénergique
– Hypothalamus postérieur:
• Nx tubéromammillaire
• Pour Eveil cortical/ Voie histaminergique
– Système nigro-strié:
LN• Pour Eveil comportemental/ Voie dopaminergique
Dopa
Réticulée– Système du raphé
• Pour alternance Veille-Sommeil/ Voie sérotoninergique
• Quand éveil: Raphé est actif et prépare le sommeil car si lésion Insomnie
9Système hypocrétinergique/ orexinergique
Hypothalamus latéral:
 Neurones à hypocrétine/orexine: Pour Eveil cortical
innervent tous les systèmes d’éveil
MECANISMES NEUROPHYSIOLOGIQUES
DU SOMMEIL LENT
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