Soutenance mémoire
Définition et outils d’explorations du sommeil
Définition
Dans la mythologie grecque, Hypnos est le Dieu du sommeil. Il est le demi-frère de Thanatos, le Dieu de la mort qui amène les Hommes vers un sommeil éternel. Le sommeil était donc considéré comme un état à la frontière entre le monde des vivants et le royaume d’Hadès. Historiquement, le sommeil a ainsi été défini par un manque : une absence d’éveil, une sorte de mort temporaire et réversible. Aujourd’hui, on définit classiquement le sommeil comme un état physiologique réversible et périodique durant lequel la conscience et la réactivité aux stimuli de l’environnement sont amoindris. La compréhension du sommeil est intimement liée à l’évolution des méthodes permettant d’étudier le fonctionnement cérébral. Dans les années 1920, la mise au point de la technique d’électroencéphalographie (EEG) par Hans Berger (Figure 1) a en effet révolutionné l’étude du sommeil (et de l’éveil) en permettant une meilleure caractérisation de leurs phénomènes neurophysiologiques. En disposant des électrodes à la surface du scalp, l’EEG permet d’enregistrer, de manière non invasive et avec une excellente résolution temporelle, l’activité électrique résultant des potentiels post-synaptiques (excitateurs et inhibiteurs) des millions de neurones au voisinage de chaque électrode. L’analyse des signaux électriques enregistrés en EEG renseigne ainsi sur les propriétés d’activation de ces neurones. Il a par exemple été observé qu’à l’éveil, la fréquence du signal électrique enregistré variait avec le niveau de vigilance : le rythme alpha (8-13 Hz) est prédominant lors de l’éveil calme, les yeux fermés, alors qu’un rythme bêta plus rapide (13-30 Hz) est mesuré les yeux ouverts avec un niveau de vigilance plus important. L’utilité de l’EEG a rapidement été reconnue et son utilisation en clinique a débuté en 1938 pour investiguer l’état d’éveil des patients. Son application à l’étude du sommeil mit plus de temps, notamment du fait de la durée des enregistrements de sommeil qui nécessitait une grande quantité de papier pour y reporter les tracés.
Néanmoins, c’est avec cette technique qu’Aserinsky et Kleitman furent les premiers les premiers en 1953 à constater l’alternance de périodes d’activités singulières au cours du sommeil : les stades de sommeil. En effet, comme nous le verrons par la suite, l’analyse des rythmes cérébraux est un élément central de l’étude du sommeil.
“We see in the electroencephalogram a concomitant phenomenon of the continuous nerve processes which take place in the brain, exactly as the electrocardiogram represents a concomitant phenomenon of the contractions of the individual segments of the heart.” (Hans Berger) .
Méthodes d’études du sommeil
Plusieurs outils d’exploration du sommeil existent. Chaque méthode a des avantages, des inconvénients, et apporte des informations complémentaires aux autres techniques.
Mesures subjectives
Il est tout d’abord possible de proposer des questionnaires aux personnes afin d’estimer leur ressenti sur leur sommeil. Par exemple, l’Index de Qualité de Sommeil de Pittsburgh (PSQI) (Buysse et al., 1989) évalue la qualité et les troubles du sommeil au cours du mois écoulé au travers de 7 composantes (qualité subjective de sommeil, latence d’endormissement, durée de sommeil, efficacité habituelle du sommeil, troubles du sommeil, prise de médicament pour le sommeil, et forme durant la journée). Le score de chaque composante s’additionne pour donner un score global allant de 0 (aucune difficulté de sommeil) à 21 (difficultés majeures). L’échelle de somnolence d’Epworth (ESS) (Johns, 1991) évalue la somnolence pendant la journée. Ce questionnaire décrit 8 situations (comme par exemple « être devant la télévision ou au cinéma ») pour lesquels il est demandé de noter de 0 (jamais) à 3 (systématiquement) la propension de somnolence ou d’endormissement. L’addition de la note de chaque question donne un score total allant de 0 (aucune somnolence diurne) à 24 (somnolence diurne majeure). Les symptômes d’insomnie peuvent être évalués grâce à l’Index de Sévérité de l’Insomnie (ISI) (Bastien et al., 2001). Ce dernier comporte 7 questions portant sur la sévérité des difficultés de sommeil et des réveils nocturnes, la satisfaction de la personne par rapport à son sommeil, son fonctionnement diurne et son anxiété par rapport aux troubles diurnes. Chaque question est évaluée sur une échelle de Likert allant de 0 à 4, conférant un score total compris entre 0 (absence de symptômes d’insomnie) à 28 (symptômes d’insomnie sévère). L’échelle d’insomnie d’Athènes (Soldatos et al., 2000) existe aussi mais est moins utilisée. Le questionnaire de sommeil de l’hôpital St Mary (Ellis et al., 1981) apporte des informations multiples sur la nuit écoulée, telles que les horaires de coucher, de réveil et de lever, la latence d’endormissement et une évaluation subjective de la qualité du sommeil, de sa profondeur, et l’état de forme au réveil. Enfin, le questionnaire de LEEDS (Parrott & Hindmarch, 1980) permet aux participants de noter sur une échelle continue de 10 cm les changements de quatre aspects du sommeil (endormissement, qualité de sommeil, qualité du réveil, ressenti au réveil) qu’ils ont perçu par rapport à un moment de référence. Ce questionnaire est donc particulièrement utile lors de suivis longitudinaux testant l’effet d’une prise en charge. Ces mesures sont riches d’informations, mais ne sont pas toujours concordantes avec les évaluations objectives du sommeil.
Mesures objectives
L’actimétrie est un appareil qui enregistre les mouvements du corps à l’aide d’un accéléromètre. Il est porté le plus souvent au poignet de la main non dominante. Couplé à un agenda de sommeil (où la personne indique ses heures de coucher et de lever) et aux variations de lumière enregistrées par l’appareil, l’actimétrie permet de quantifier facilement les cycles activité/repos et leur variabilité sur plusieurs jours. L’actimétrie ne mesure pas le sommeil, mais bien les cycles activité/repos, puisqu’il est tout à fait possible de rester immobile sans pour autant dormir, ou de réaliser des mouvements durant son sommeil (somnambulisme, trouble du comportement en sommeil paradoxal…). Il est toutefois possible d’estimer divers paramètres de sommeil (temps passé au lit, latence d’endormissement, durée de sommeil, efficacité de sommeil…) mais ces mesures restent des estimations et ne sont pas toujours très fiables, notamment chez les individus présentant des troubles de sommeil (pour revue, Conley et al., 2019). Le temps de sommeil et l’efficacité de sommeil sont ainsi souvent surestimés alors que la latence d’endormissement et les réveils nocturnes sousestimés (Conley et al., 2019).
Pour étudier finement le sommeil, on utilise en recherche et en pratique clinique la polysomnographie qui est considérée comme le gold standard. Cette technique est basée sur la mesure de 3 signaux biologiques principaux : l’activité électrique cérébrale (avec un EEG = électroencéphalogramme), les mouvements oculaires (avec un EOG = électrooculogramme) et le tonus musculaire (avec un EMG = électromyogramme) des muscles mentonniers. La combinaison de ces 3 informations a permis de montrer que le sommeil n’est pas un état uniforme mais est constitué de plusieurs stades de sommeil organisés en cycles. D’autres variables physiologiques sont souvent enregistrées lors d’une polysomnograhie (paramètres respiratoires, activité des muscles jambiers, rythme cardiaque…) et permettent de détecter certaines pathologies du sommeil (apnées du sommeil, mouvements périodiques des jambes…). La polysomnographie apporte donc des informations objectives et très précises sur le sommeil. Cependant, il s’agit d’un dispositif bien plus lourd qu’un simple actimètre (Figure 2) qui s’accompagne donc d’un certain nombre de désavantages et de biais (durée de mise en place du dispositif, potentielle perturbation du sommeil par l’appareillage (notamment lors de la première nuit), enregistrement en général d’une seule nuit limitant les analyses de variabilité…). Il est possible de limiter certains de ces biais à l’aide d’une nuit d’habituation.
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Table des matières
INTRODUCTION
1. INTRODUCTION
CHAPITRE 1 – Le sommeil
I – Définition et outils d’explorations du sommeil
1) Définition
2) Méthodes d’études du sommeil
II – Description et organisation des stades de sommeil
1) Stades de sommeil
1.1) Sommeil lent
1.2) Sommeil paradoxal
2) Architecture de sommeil
3) Microstructure du sommeil
3.1) Ondes lentes
3.2) Fuseaux de sommeil
3.3) Sharp wave ripples
III – Modifications du sommeil lors du vieillissement sain et pathologiques
1) Altérations du sommeil lors du vieillissement sain
2) Altérations du sommeil lors du vieillissement pathologique : exemple de la maladie d’Alzheimer
2.1) Définition et principales caractéristiques de la maladie d’Alzheimer
2.2) Altérations du sommeil dans la maladie d’Alzheimer
CHAPITRE 2 – Rôles du sommeil dans la mémoire et le maintien de l’intégrité cérébrale et des fonctions cognitives
I – Sommeil, mémorisation et déclin cognitif
1) Processus de mémorisation et diversité des mémoires
2) Rôle du sommeil dans le processus de mémorisation
2.1) Encodage d’informations
2.2) Consolidation des apprentissages
2.3) Rôles des stades de sommeil dans la consolidation mnésique
2.4) Modèles de la consolidation mnésique au cours du sommeil
3) Sommeil, mémoire et déclin cognitif au cours du vieillissement
3.1) Un effet du sommeil sur la consolidation mnésique moins évident
3.2) Sommeil et déclin cognitif
II – Sommeil et intégrité cérébrale
1) Origines cérébrales des modifications du sommeil lors du vieillissement
1.1) Altérations des structures cérébrales du sommeil au cours du vieillissement
1.2) Altérations des structures cérébrales du sommeil au cours du vieillissement pathologique : exemple de la maladie d’Alzheimer
2) Impact de la qualité de sommeil sur l’intégrité cérébrale
2.1) Sommeil, atrophie corticale et intégrité de la substance blanche
2.2) Sommeil, métabolisme et perfusion cérébrale
2.3) Sommeil et pathologie amyloïde
2.4) Sommeil et pathologie tau
CHAPITRE 3 – La méditation : définition, intérêts en neurosciences et pour le sommeil
I – Définition et classification des pratiques méditatives
1) Méditation de pleine conscience
2) Méditation de compassion et bienveillance
II – Effets de la méditation
1) Méditation et cognition
2) Modifications cérébrales associées à la pratique de la méditation
2.1) Modifications observées pendant la méditation
2.2) Effets à long terme
2.3) Effets d’interventions de méditation sur la structure et le fonctionnement cérébral
3) Effet de la pratique de la méditation sur le sommeil
3.1) Effets d’une pratique de méditation de longue date sur le sommeil
3.2) Effets d’interventions de méditation sur le sommeil
2. PARTIE EXPERIMENTALE
2.1 – Problématique et objectifs
2.2 – Contexte général de la thèse
2.3 – Etude 1 : Vieillissement et regroupement des fuseaux de sommeil
2.4 – Etude 2 : Rythme delta du sommeil lent et altérations cérébrales
2.5 – Etude 3 : Sommeil et éveil des experts de la méditation
3. DISCUSSION
3.1 – Synthèse des résultats
3.2 – Les visages de Janus du sommeil lent et du sommeil paradoxal
3.3 – Intégrité cérébrale et rythmes EEG au cours du sommeil
3.4 – Les effets de la méditation sur le sommeil et l’éveil
3.5 – Limites et perspectives
4. REFERENCES BIBLIOGRAPHIQUES
5. ANNEXES
5.1 – Détails du recrutement des seniors du protocole Age-Well (Poisnel et al., 2018)
5.2 – Détails du recrutement des experts méditants du protocole Age-Well (Lutz et al., 2018)
5.3 – Collaboration (André et al., 2023)
5.4 – Curriculum Vitae
CONCLUSION
