Les cycles du sommeil

Nous passons environ un tiers de notre vie à dormir. Et pourtant, nous en savons si peu. Les différents stades de sommeil, leurs fonctions, les avantages évidents du sommeil. Pour mieux comprendre le sommeil, nous devons comprendre ce qui se passe dans notre cerveau et notre corps lorsque nous dormons.

La découverte des phases du sommeil

Hans Berger, un chercheur allemand, est l’un des pionniers de cette exploration de l’activité cérébrale. Dans les années 1920, il a découvert que nos cellules cérébrales, les neurones, sont activées de manière rythmique. C’est comme un phare guidant des voiliers. Il a ensuite développé un système de capteurs placés sur le cuir chevelu pour enregistrer ce signal. Sur la base de ces enregistrements, qu’il a appelés électroencéphalogrammes (EEG), il a montré que l’activité cérébrale varie en fréquence et en amplitude selon les différents états d’éveil et de sommeil. Berger a ensuite décrit les différentes étapes du sommeil en fonction de la forme des vagues enregistrées. Les plus connues sont sans aucun doute les ondes alpha. Elles sont caractéristiques de l’état de votre cerveau lorsque vous êtes éveillé mais au repos, les yeux fermés.

Premier électroencéphalogramme par Hans Berger

Près de 100 ans plus tard, ces signaux sont toujours utilisés. Mais pour déterminer plus précisément les stades du sommeil, les médecins suivent désormais plusieurs paramètres physiologiques à la fois. Des capteurs placés à la surface de la peau détectent les mouvements oculaires (électro-oculographie, EOG) et le tonus musculaire (électromyographie, EMG) en plus du noyau le plus important – notre activité cérébrale (EEG). Cet enregistrement multiple, polysomnographie, est annoté à la main par des techniciens experts du sommeil pour identifier les différentes étapes.

La séquence de ces différentes étapes pendant la nuit peut alors être représentée par un hypnogramme. C’est une simple représentation graphique, le film de votre nuit pour ainsi dire.

Quelles sont les phases du sommeil ?

REM signifie mouvement oculaire rapide (rapid eye movement). Pendant le sommeil paradoxal, vos yeux se déplacent rapidement dans différentes directions. Cela ne se produit pas pendant le sommeil non REM.

Vient d’abord le sommeil non REM, suivi d’une période plus courte de sommeil REM, puis le cycle recommence. Les rêves se produisent généralement pendant le sommeil paradoxal.

Le stade N1 : l’endormissement

Il s’agit de la phase la plus légère du sommeil non REM. Souvent définie par la présence de mouvements oculaires lents, cette étape du sommeil peut être facilement perturbée, provoquant des réveils ou des éveils. Le tonus musculaire dans tout le corps se détend et l’activité des ondes cérébrales commence à ralentir. De temps en temps, les personnes peuvent ressentir des secousses hypniques ou des spasmes musculaires abrupts, voire une sensation de chute.

Le stade N2 : le sommeil confirmé

C’est la première phase réelle du sommeil non REM. Les réveils ou les excitations ne se produisent pas aussi facilement qu’au stade 1 du sommeil et les rouleaux oculaires lents cessent. Les ondes cérébrales continuent de ralentir avec des éclats spécifiques d’activité rapide connus sous le nom des fuseaux de sommeil entremêlés avec des pics de grande amplitude appelés complexe K. La température corporelle commence à diminuer et la fréquence cardiaque commence à ralentir.

Le stade N3 : le sommeil profond

Le stade 3 est connu sous le nom de sommeil non REM profond. La phase la plus réparatrice du sommeil est constituée d’ondes delta ou d’ondes lentes. Les réveils ou les excitations sont rares et il est souvent difficile d’éveiller quelqu’un au sommeil de stade 3. Les parasomnies (somnambulisme, somniloquie et terreurs nocturnes) surviennent au stade le plus profond du sommeil.

Le stade R : le sommeil paradoxal

Le sommeil paradoxal, également connu sous le nom de sommeil REM (mouvement oculaire rapide), est le plus souvent connu comme le stade du rêve. Les mouvements oculaires sont rapides, se déplaçant d’un côté à l’autre et les ondes cérébrales sont plus actives qu’aux stades 2 et 3 du sommeil. Au cours de cette dernière phase, l’activité de votre cerveau est similaire à celle de l’éveil ou du début de l’endormissement. Votre corps, en revanche, est presque paralysé, à l’exception des yeux qui roulent rapidement sous les paupières. Les réveils et les excitations peuvent se produire plus facilement. Être réveillé pendant une période REM peut laisser une sensation de groggy ou de somnolence excessive. Le premier épisode de sommeil paradoxal apparaît après environ 1h30 de sommeil et ne dure que quelques minutes. Cela durera plus longtemps au fil de la nuit. Cette étape occupe au total 20 à 25% de votre durée totale de sommeil.

Qu’est-ce qu’un cycle de sommeil ?

Chez un individu jeune et en bonne santé, les différentes phases formeront une séquence de 90 à 120 minutes, selon le dormeur. Selon la durée de votre nuit, 4 à 6 cycles vont se succéder, mais ils ne seront pas identiques. En début de nuit, le sommeil profond va être majoritaire, alors que c’est le sommeil paradoxal qui prédomine en fin de nuit.

Hypnogramme d’un cycle de sommeil – Image de Schlafgut / CC BY-SA 3.0
(W représente le stade éveillé)

Cependant, on ne passe pas directement du sommeil profond au sommeil paradoxal. Un cycle de sommeil progresse dans les phases de sommeil non REM, du sommeil léger au profond, puis revient du sommeil profond au sommeil léger pour se terminer avec le temps en sommeil paradoxal avant de recommencer à nouveau en sommeil léger.

Pour la majorité des gens, un cycle de sommeil commence par une courte période de sommeil de stade 1, au cours duquel le corps commence à se détendre et un état de somnolence se produit lorsque les yeux bougent lentement. Bien que les éveils et les réveils soient courants, le stade 1 est important car il permet au corps d’entrer dans le stade 2.

Le stade 2 dure plus longtemps que le stade 1. Pour la plupart des personnes, le stade 2 représente environ 40 à 60% de la durée totale du sommeil.

Au cours du cycle de sommeil, le stade 3 se situe le plus souvent au cours de la progression. Cette phase réparatrice ne dure pas aussi longtemps que le stade 2 et représente entre 5 et 15% du temps total endormi pour la plupart des adultes. Pour les enfants et les adolescents, le stade 3 dure beaucoup plus longtemps.

Le sommeil paradoxal peut survenir au cours du cycle du sommeil, mais il commence en moyenne 90 minutes après le début du sommeil et sa durée est courte car il s’agit de la première période de sommeil paradoxal de la nuit. Après le sommeil paradoxal, le processus reprend en commençant par les phases 1, 2 et 3 mélangées avant de revenir au sommeil paradoxal pour des périodes plus longues pendant le temps de sommeil restant.

Qu’est-ce que le sommeil profond ?

Le sommeil profond se produit au stade 3 du sommeil non REM. Les ondes cérébrales au cours du stade 3 sont appelées ondes delta en raison de leur faible vitesse et de leur grande amplitude. De tous les stades du sommeil, le stade 3 est le plus réparateur et le stade du sommeil le moins susceptible d’être affecté par des stimuli externes.

Réveiller une personne d’un sommeil profond peut être difficile. Après une période de privation de sommeil, une personne passe beaucoup de temps au stade 3 du sommeil. Des parasomnies telles que marcher, dormir, parler, dormir et faire pipi au lit peuvent se produire. Il y a une activité musculaire, c’est pour cette raison que les gens peuvent parler ou frapper dans leur sommeil.

Ce stade fournit le sommeil le plus réparateur de toutes les étapes du sommeil. C’est pourquoi, si vous faites une petite sieste pendant la journée, vous pouvez encore vous endormir la nuit. Mais si vous faites la sieste assez longtemps pour vous endormir, vous aurez plus de difficulté à vous endormir la nuit car vous réduirez votre besoin de sommeil.

Pendant le sommeil profond, l’hormone de croissance humaine est libérée et rétablit le corps et les muscles après le stress de la journée. Votre système immunitaire se rétablit également. On en sait beaucoup moins sur le sommeil profond que sur le sommeil paradoxal. C’est peut-être pendant cette étape que le cerveau se régénère également pour un nouvel apprentissage le lendemain.

Quand le sommeil paradoxal survient-il ?

Le temps de sommeil d’une personne (environ 6 à 8 heures pour les adultes) peut être divisé en deux moitiés. La première moitié pour une majorité de personnes est constitué principalement des phases 2 et 3 avec des périodes sporadiques de phase 1 et de courtes périodes de sommeil paradoxal. À mesure que la nuit avance, le stade 3 commence à diminuer en quantité tandis que les stades 1 et 2 subsistent avec l’allongement des périodes de survenue de sommeil paradoxal.

Une personne subit généralement trois à cinq périodes de sommeil paradoxal au cours de la période de sommeil, la période de sommeil paradoxale la plus longue étant celle qui précède le réveil en début de journée. Si on se réveille prématurément à la fin de la période de sommeil paradoxal, une personne peut faire l’expérience d’une période d’inertie du sommeil au cours de laquelle une sensation de somnolence accrue peut se produire pendant plusieurs minutes, voire plusieurs heures.

Pendant la période de sommeil paradoxal, la respiration devient plus rapide, irrégulière et peu profonde, les yeux bougent rapidement et les muscles des membres sont temporairement paralysés. Les ondes cérébrales durant cette phase atteignent les niveaux rencontrés lorsqu’une personne est éveillée. En outre, la fréquence cardiaque augmente, la pression artérielle augmente, les hommes développent des érections et le corps perd une partie de sa capacité à réguler sa température.

À quel stade du sommeil les rêves se produisent-ils ?

En tant que sommeil actif, le sommeil paradoxal est le moment où se produisent les rêves les plus vifs. Les mouvements oculaires rapides qui se produisent peuvent être vus comme des mouvements brusques et rapides. Les ondes cérébrales durant le sommeil paradoxal sont considérées comme de faible amplitude et de fréquence variable, ce qui correspond à une activité supérieure à celle observée aux stades 2 et 3.

Une personne peut rêver 4 à 6 fois par nuit. Une étude française a révélé que tous les gens rêvent, qu’ils se souviennent de leurs rêves ou non. Cependant, si elle est réveillée pendant le sommeil paradoxal, une personne peut souvent se souvenir de ses rêves.

La paralysie musculaire accompagne souvent le sommeil paradoxal. Cette atonie musculaire ou cette paralysie musculaire est un moyen protecteur d’empêcher l’exercice de leurs rêves. Les apnées obstructives du sommeil sont souvent les pires pendant les périodes REM, en raison du manque de tonus musculaire dans les muscles des voies respiratoires. Les scientifiques pensent que cela pourrait nous aider à nous protéger des blessures tout en essayant de réaliser nos rêves.

Pendant le sommeil paradoxal, les respirations sont irrégulières et peu profondes. On note également des irrégularités dans la fréquence cardiaque et la température corporelle.

Les ondes cérébrales pendant le sommeil paradoxal et le sommeil non REM

La recherche sur le sommeil étant encore relativement jeune, les scientifiques n’ont découvert le sommeil paradoxal qu’en 1953, année de l’apparition de nouvelles machines pour surveiller l’activité cérébrale. Avant cette découverte, on pensait que la plupart des activités cérébrales cessaient pendant le sommeil. Depuis lors, les scientifiques ont également réfuté l’idée que la privation de sommeil paradoxal peut conduire à la folie et ont découvert que le manque de sommeil paradoxal pouvait atténuer la dépression clinique sans qu’ils ne sachent pourquoi. Les théories récentes lient le sommeil paradoxal à l’apprentissage et à la mémoire.

Les variations du cycle de sommeil selon l’âge

Le sommeil change tout au long de la vie. Du nouveau-né au bambin, en passant par l’âge scolaire, l’adolescence et l’âge adulte, le sommeil change.

Nouveau-né (de 0 à 4 mois environ)

Il n’a pas d’ondes de sommeil distinctes. Le sommeil est classé comme “Actif”, “Calme” et “Indéterminé”. Le sommeil actif équivaut au sommeil paradoxal et le sommeil calme, au sommeil non paradoxal. La plupart du temps, les nouveau-nés sont en sommeil actif, ce qui permet des réveils ou des éveils fréquents ; cela est nécessaire pour des périodes régulières d’alimentation.

Nourrissons (de 4 mois à 1 an environ)

La distinction entre les stades de sommeil standard est maintenant apparente. Le sommeil devient plus consolidé et des routines de sommeil peuvent être développées. Le sommeil dure généralement 10 à 13 heures par période de 24 heures, avec 2 à 3 siestes par jour.

Enfants en bas âge (de 1 an à 3 ans)

Les habitudes de sommeil étant bien développées, les enfants passent environ 25% en sommeil profond de stade 3 avec presque autant de temps en sommeil paradoxal. La durée moyenne du sommeil est de 9,5 à 10,5 heures par période de 24 heures. En règle générale, les siestes seront réduites à 1 par jour, le plus souvent au début de l’après-midi, pour permettre un sommeil nocturne adéquat.

Pré-scolaire (de 3 à 6 ans)

La durée du sommeil est similaire à celle des tout-petits, environ 9 à 10 heures par période de 24 heures. La sieste de l’après-midi s’atténue généralement vers 3 ou 4 ans pour la majorité des enfants. Le stade de sommeil 3 reste élevé par rapport au temps total de sommeil.

Âge scolaire (de 6 à 12 ans)

Le temps de sommeil reste inchangé. 9 à 10 heures par période de 24 heures et le stade 3 reste d’environ 20 à 25% de la durée totale du sommeil. Le sommeil réparateur est important pour la croissance et le développement.

Adolescent (12 ans et plus)

La durée du sommeil chez les adolescents est d’environ 9 à 9,5 heures par période de 24 heures. Il y a des changements physiologiques dans le rythme circadien qui se produisent, provoquant un sommeil plus tardif. Ce changement interne est la cause pour beaucoup d’adolescents d’éteindre les lumières plus tard et le désir de «dormir» le matin. À mesure que la personne vieillit, le rythme circadien recule et le sommeil semble se régulariser à environ 6,5 à 8 heures de sommeil par tranche de 24 heures à l’âge adulte.

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