Psychophysiologie : CM n°6

Le système nerveux régulateur des niveaux d’activité – Veille et sommeil

Les différents niveaux de vigilance / d’activation du système nerveux :

Que ce soit pendant la veille ou le sommeil, le système nerveux n’est jamais silencieux.

Les niveaux d’éveil (p15) :

Au cours de la veille, le niveau d’activité du système nerveux (et donc de vigilance) augmente pendant 3 heures, après l’éveil. Puis il y a une chute entre environ 12h et 15h et enfin une augmentation jusqu’à un maximum vers 18h (plus élevé qu’en milieu de journée). Le creux de vigilance de milieu de journée n’admet pas d’explication précise si ce n’est un repos du système nerveux. On peut remarquer toutefois des différences individuelles (meilleur état de vigilance le matin que le soir par exemple).

Il existe un optimum des performances et la courbe des performances ne suit pas le niveau d’activation du système nerveux. Cette activation peut se faire par tout type de stimulus (qui n’aura donc pas la même incidence sur l’attention et les performances selon l’activation actuelle).

Stades du sommeil :

Les quatre premiers stades sont des stades de sommeil lent (sommeil lent d’endormissement, sommeil lent léger, sommeil lent moyen et sommeil lent profond) et le cinquième est le sommeil paradoxal. L’indice le plus fiable pour évaluer le sommeil est l’EEG (électroencéphalogramme) qui mesure la décharge des neurones en surface.

Pendant l’éveil, on mesure une activité fréquente mais de faible intensité (car les neurones ne sont pas spécialement coordonnés). Les yeux clos, la fréquence commence à baisser et le mouvement de l’EEG est de plus grande ampleur (moins de neurones déchargent mais plus en même temps). Au fur et à mesure que le sommeil lent va s’installer, ce phénomène va se poursuivre vers une fréquence de plus en plus faible et des signaux de plus en plus amples jusqu’au quatrième stade. A ce moment, le nombre de neurones est minimal ainsi que leur activité : il s’agit de l’activité minimale (ou de base) du système nerveux qui est coordonnée (d’où l’ampleur des signaux sur les relevés). Cependant, quand on atteint la phase de sommeil paradoxale, les signaux ressemblent à ceux de l’éveil malgré un endormissement profond (tonus musculaire très faible excepté des mouvements oculaires et d’éventuelles érections chez l’homme).

Une nuit de sommeil :

Au cours d’une nuit, nous avons plusieurs cycles durant lesquels les différents stades se succèdent. Un cycle dure entre 1h et 1h30 environ (varie selon les individus mais reste stable pour une même personne). La fin d’un cycle s’exprime par une phase de sommeil paradoxal. La grande majorité de la population a un besoin de 7 à 8 heures de sommeil par nuit. Les cycles de début et de fin de nuit ne sont pas identiques. Ils sont essentiellement composés de sommeil lent en début de nuit avec des phases paradoxales de quelques minutes seulement. A la fin de la nuit, la phase paradoxale atteint 30 à 45 minutes.

On admet que le sommeil lent est réparateur de la fatigue physique. Durant le sommeil paradoxal se déroulent les rêves (sauf les terreurs nocturnes). On dit parfois que le sommeil paradoxal est réparateur de la fatigue psychique. Cependant la phase paradoxale est la phase pendant laquelle se renforcent les circuits utilisés récemment (renforcement des apprentissages). Chaque cycle se termine par un mini-éveil (quelques secondes) qui, s’il est trio important, peut conduire à des réveils nocturnes prolongés (insomnies).

Les commandes cérébrales :

Les structures :

-          La formation réticulée (réseau de neurone situé tout le long du tronc cérébral) dont le locus coeruleus est un noyau (situé au dessus) : l’information transite vers l’hypothalamus (aire pré-optique) et le thalamus.

-          La raphé : il va aussi jouer un rôle capital dans le sommeil.

-          Le noyau de Meynert (noyau sous cortical)

-          L’épiphyse (glande pinéale situé au centre du cerveau, unique) : sécrète la mélatonine et joue un rôle « d’horloge biologique ».

Les neuromédiateurs :

-          Formation réticulée : acétylcholine et glutamate ainsi que la noradrénaline par le locus coeruleus (excitateurs).

-          Raphé : sérotonine (excitateur).

-          Aire pré-optique de l’hypothalamus et noyau de Meynert : GABA (inhibiteur) et histamine.

Remarque : si un neurotransmetteur excitateur arrive vers une zone sécrétant des neurotransmetteurs inhibiteurs, l’effet inhibiteur sera d’autant plus grand que la zone est excitée.

Les circuits :

On distingue la voie reticulo-hypothalamo-corticale (voie ventrale) et la voie reticulo-thalamo-corticale (voie dorsale). Pendant l’éveil ces deux voies sont impliquées et la formation réticulée transmet l’excitation par l’hypothalamus et le thalamus. Le raphé est situé sur la voie ventrale. Il y a hausse de production de sérotonine par le raphé quand on avance dans la journée et à un moment donné les neurones à GABA de l’aire pré-optique seront suffisamment stimulés et viendront inhiber, par rétroaction, le système de l’éveil : système anti-éveil. Au bout d’un moment, le raphé ne sera plus excité et ne libèrera plus de sérotonine.

Le noyau de Meynert a des projections un peu partout dans le cortex et ce sont ses neurones à GABA qui vont maintenir le sommeil en inhibant le cortex, ainsi que l’hypothalamus. On connaît cependant très mal le sommeil paradoxal. On sait juste que pendant ce sommeil, la formation réticulée est active (réseau d’éveil activé) mais une de ses structures est inhibée : le locus coeruleus qui joue un rôle dans les ordres moteurs vers la partie basse du corps (d’où le tonus musculaire relâché).

La sécrétion de mélatonine par l’épiphyse est liée à l’alternance jour / nuit. Il n’y a pas de production de mélatonine le jour et celle-ci augmente à la tombée de la nuit pour atteindre un pic vers 2h du matin. On pense qu’il y a un lien avec la production de sérotonine du raphé à l’endormissement. Un déficit de mélatonine engendre un décalage du sommeil (on s’endort et on se réveille plus tôt).

Hormones, sommeil et rythmes nycthéméral (ou circadien : sur 24h) :

Les hormones ne sont pas sécrétées de façon continue durant une journée de 24h. On remarque des pics pendant la journée ou la nuit. On se demande s’il s’agit d’un rythme circadien ou s’ils sous dépendance du sommeil en décalant celui-ci. On a ainsi distingué des hormones circadiennes (indépendantes et plus longues à se calibrer sur un nouvel horaire : hormone corticotrope et cortisol qui régulent l’adaptation au stress) et d’autres dépendantes du sommeil (hormone de croissance par exemple, surtout durant le sommeil lent, rénine). En cas de changement d’horaire (voyage dans un pays étranger par exemple), il y aura décalage entre le deux systèmes hormonaux.