Bien Dormir

Stress de l’horloge biologique et troubles du sommeil

Olivier Van Reeth, M.D. Ph.D.

Centre d’Etudes des Rythmes Biologiques,

Hôpital Erasme, Université Libre de Bruxelles,

et

Centre d’Etudes des Troubles du Sommeil

Institut Médical Edith Cavell

Résumé

Pour s’adapter aux variations journalières de l’environnement imposées par la rotation de la terre, nous avons développé une structure temporelle interne telle que la plupart de nos fonctions fluctuent de manière rythmique avec une périodicité voisine de 24 h, ou circadienne.Nos rythmes circadiens, qui persistent en l’absence de l’alternance du jour et de la nuit, sont générés par une horloge biologique interne, localisée dans l’hypothalamus.

L’avènement de l’éclairage artificiel a complètement modifié le mode de fonctionnement des sociétés industrialisées.En nous offrant la possibilité d’être actif la nuit et de dormir le jour, nous sommes souvent en conflit avec notre horloge biologique.Il existe une série de situations dans lesquelles l’organisation temporelle de l’individu est prise en défaut, soit transitoirement (syndrome du « Jet Lag » présenté par les voyageurs transcontinentaux changeant rapidement de fuseaux horaires) soit chroniquement (problèmes rencontrés lors du travail à horaire tournant ou horaire de nuit).Il existe d’autre part des troubles du sommeil lés à des anomalies endogènes de l’horloge circadienne et/ou de sa synchronisation externe (ex: insomnie de retard de phase, insomnie d’avance de phase, certaines insomnies de la personnes âgée.

L’utilisation clinique de synchroniseurs de l’horloge biologique (lumière forte, exercice, neurohormones ou psychotropes) permet de corriger ces troubles du sommeil liés aux dysfonctionnements du système circadien.

Le système circadien

La plupart de nos variables biochimiques, physiologiques et comportementales fluctuent de manière régulière au cours du nycthémère (par exemple la vigilance, la température corporelle, les sécrétions hormonales, l’excrétion électrolytique du rein, les performances psychomotrices et cognitives, etc….).Ces rythmes sont générés par une horloge biologique interne1,2localisée dans les noyaux suprachiasmatiques de l’hypothalamus antérieur3.Situés de part et d’autre du troisième ventricule cérébral, ils sont localisés au dessus du chiasma optique, par le biais duquel ils reçoivent l’information lumineuse nécessaire à leur synchronisation par les événements du monde extérieur.La nature endogène des rythmes circadiens est confirmée par leur maintien en l’absence de tout synchronisateur externe: ces rythmes se mettent alors en libre cours (free running) et expriment leur période propre, laquelle est souvent > 24 h (d’où le terme circadien, du latin circa die = autour du jour). On se souvient des expériences du spéléologue Français Michel Siffre qui à plusieurs reprises, dont encore très récemment, a passé plusieurs mois isolé au fond d’une grotte.Il documenta ainsi la persistance de ses rythmes circadiens de température et de sommeil malgré l’absence de tout synchroniseur externe4.

Notre organisation circadienne nous permet d’adapter et de synchroniser nos activités aux fluctuations périodiques de l’environnement.Elle assure aussi l’organisation et la synchronisation optimale des processus biologiques au sein de notre « milieu intérieur ».Afin de remettre notre horloge interne à l’heure et d’assurer sa synchronisation par rapport au monde extérieur, nous utilisons continuellement des signaux synchroniseurs provenant du monde extérieur (signaux lumineux, contacts sociaux, activité, heures de repas etc.).

Le système circadien exerce un contrôle très strict sur le timing et les stades du sommeil.Ce contrôle est tel que notre propension à l’éveil ou au sommeil varie de manière significative au cours du nycthémère.Cette interdépendance entre le système circadien et le sommeil a été clairement démontrée, expérimentalement en laboratoire de sommeil: lorsque l’on demande à des volontaires de dormir à différents moments du jour ou de la nuit, les épisodes de sommeil les plus longs sont ceux qui débutent vers 18 h, et les plus courts ceux qui débutent en fin de nuit, alors que ces sujets sont déjà éveillés depuis le matin de la veille.La relation inverse entre la durée d’un épisode de veille et la durée de l’épisode de sommeil qui la suit est plus facile à comprendrelorsque l’on intègre la notion de cycle veille/sommeil au rôle récupérateur du sommeil: en allant au lit plus tard, on atteindra plus rapidement la phase de propension à l’éveil et vice versa5.

Les désordres circadiens d’origine fonctionnelle

Lorsque, pendant des millénaires, nous nous levions et couchions avec le soleil, nous étions en parfaite harmonie avec notre horloge biologique.En permettant l’extension artificielle de la durée du “ jour ”, l’avènement de l’éclairage électrique puis l’explosion des nouvelles technologies ont complètement bouleversé l’organisation temporelle de nos sociétés industrialisées.Lorsque nous profitons de l’opportunité qui nous est donnée d’être actifs la nuit (quand notre horloge nous dit de dormir) et de dormir le jour, nous nous mettons en conflit avec notre horloge biologique.Cette situation se rencontre par exemple chez les travailleurs en horaire tournant, ou chez les voyageurs changeant rapidement de fuseau horaire et qui développent alors un syndrome du “jet lag ”.Il existe par ailleurs une série de troubles cliniques liés à des anomalies intrinsèques/organiques de l’horloge biologique et/ou de sa réponse aux stimuli synchronisateurs.On signalera également que le vieillissement est associé à des dysfonctionnements du système circadien pouvant être responsables de troubles du sommeil.

Le syndrome du « Jet Lag »Il se rencontre fréquemment chez les passagers des vols transatlantiques changeant rapidement de fuseaux horaires (près de 100 millions de passagers empruntent chaque année ce type de vol).Ce syndrome résulte de trois phénomènes concomitants: 1) la fatigue et le stress du voyage, 2) la privation de sommeil et 3) la désynchronisation entre les signaux temporels générés par l’horloge biologique (encore réglée sur le pays d’origine) et ceux originaires du lieu de destination6.Sa symptomatologie est multiple: fatigue, difficultés d’endormissement, réveils précoces, somnolence diurne, pertes de mémoire, troubles de la concentration, céphalées, inappétence, troubles digestifs…Fort variable d’un sujet à l’autre, son intensité dépend d’une série de facteurs, notamment de l’amplitude du changement horaire et de sa direction, nos rythmes se resynchronisant plus vite après un trajet vers l’Ouest (± 90 min/jour) que vers l’Est (± 60 min/jour).Les personnes âgées s’adaptent plus mal que les jeunes, les “ sujets du matin ” souffrent moins des trajets vers l’Est que les “ sujets du soir ”, etc…

Comment diminuer ou supprimer les effets néfastes du jet lag? Les voyageurs qui dés leur arrivée passent beaucoup de temps à l’extérieur et adoptent d’emblée les habitudes culturelles locales, s’adaptent plus vite.A l’arrivée, on déconseille les repas lourds, l’excès de boissons caféinées, et surtout la pratique de longues siestes.Notre horloge biologique étant sensible aux effets resynchroniseurs de la lumière de forte intensité, on peut recommander comme mesure anti jet-lag une exposition programméeà la lumière forte fournie par un panneau de lumière blanche ou le port d’un casque à lumière7,8.

Qu’en est-il des traitements pharmacologiques?Le jet lag représente une des indications d’un traitement de quelques jours par hypnotiques à courte durée d’action ou par mélatonine9,10.La mélatonine possède un léger effet sédatif et provoque un déphasage des rythmes biologique dont la direction dépend de l’heure d’administration.Les benzodiazépines et les hypnotiques de nouvelle génération (zaleplon, zolpidem, zopiclone) semblent agir sur l’horloge11,12, et elles ont l’avantage de diminuer la privation de sommeil rencontrée dans le jet lag.

Enfin, nos résultats expérimentaux montrent qu’un exercice physique programmé provoque des déphasages des rythmes biologiques13.L’exercice physique pourrait donc représenter une nouvelle facette du traitement non pharmacologique du jet lag: à quand l’installation de vélos ergonomiques ou de tapis roulants dans les avions?

Le travail de nuit ou à horaire tournant.Dans les pays industrialisés, près de 30% de la force de travail exerce son activité professionnelle de nuit ou en horaire tournant, c’est à dire en alternant de manière plus ou moins régulière des prestations de jour avec des prestations de nuit.Bien que cette forme de travail se soit littéralement emparée de l’ensemble des secteurs professionnels (industrie lourde, transports, service public, sociétés de services, hôpitaux, etc.), ces horaires sont souvent incompatibles avec les propriétés de l’horloge biologique.Des études ont en effet montré que l’horloge biologique de ces prestataires s’adapte très mal, voire pas du tout, à leurs horaires de travail.Ne bénéficiant d’aucune stabilité circadienne, ils passent la plupart de leur temps à courir derrière leur horloge biologique.La privation chronique de sommeil et la désynchronisation horloge – environnement qui en résultent sont responsables des troubles de la vigilance, de la baisse des niveaux de performance et de productivité et de la fréquence élevée d’accidents de travail14.A ce propos, on se souviendra de quelques catastrophes industrielles récentes (accidents de l’Exxon Valdez, de Bhôpal, de Three Miles Island et de Tchernobyl), conséquences dramatiques d’erreurs humaines toutes survenues en fin de nuit, lorsque le niveau de vigilance des responsables était au plus bas14.Le travail à horaire tournant est également associé à une fréquence plus élevée de troubles gastro-intestinaux et cardio-vasculaires, à des problèmes de stérilité et de perte de libido, et à une forte prédisposition à l’alcoolisme14.

Le traitement individuel vise avant tout à minimiser l’instabilité circadienne et la privation de sommeil présentés par ces patients.Il fait avant tout appel aux règles habituelles d’hygiène de sommeil, et, de manière ponctuelle et contrôlée, aux hypnotiques à courte durée d’action12 ou à la mélatonine.En cas d’échec et de persistance de la symptomatologie, il est conseillé de chercher à réorienter ces patients vers des postes de travail à horaires plus réguliers.Une approche plus globale, consistant en une action préventive au niveau de l’entreprise, doit également être envisagée.Du ressort des chronobiologistes, cette action vise à réorganiser la structure temporelle de fonctionnement de l’entreprise, en tenant compte des principes circadiens dictés par les propriétés de l’horloge biologique1,15.Cette action devrait aboutir au remplacement des horaires de travail aberrants (et dont la raison d’être est le plus souvent inconnue, surtout de ceux qui les ont instaurés!) par des horaires de travail tournants respectant les principes circadiens15.De manière générale, cette restructuration des horaires visera à une modification de la fréquence des rotations d’horaire, en favorisant les rotations dans le sens horaire (matin > après midi > soir) plutôt qu’anti-horaire (matin > soir > après midi), et cherchera à diminuer au maximum le nombre de nuits consécutives de travail.Enfin, des études montrent qu’une exposition bien programmée à de la lumière forte sur le lieu de travail (et le maintien d’une obscurité absolue pendant le sommeil) permettent augmenter l’adaptation aux conditions de travail à horaire tournant16.

Les désordres circadiens d’origine endogène: l’exemple de l’insomnie de retard de phase

Ce syndrome représente environ 5% des insomnies et touche plus fréquemmentles sujets jeunes17.Le tableau clinique présenté par ces patients est caractéristique.Incapables de s’endormir avant 2 ou 3 h du matin, ils ne s’éveillent que très tard dans la matinée ou en début d’après midi.Ils se plaignent de fatigue, de somnolence diurne, de dysphorie et de troubles de la concentration.Ces symptômes reflètent la privation en sommeil dont ils sont victimes s’ils sont obligés de se lever tôt le matin, amputant ainsi chaque jour de quelques heures leur période de sommeil.Lorsque ces patients ne sont soumis à aucun horaire de lever et de coucher, leur sommeil est de durée et de qualité normales.Contrairement aux patients atteints de dépression saisonnière (SAD ou Seasonal Affective Disorder) qui présentent une symptomatologie du sommeil à peu près identique, les patients présentant une insomnie de retard de phase pure n’ont pas d’affection psychiatrique primaire.

Le trouble physiopathologique sous-jacent serait une anomalie dans les mécanismes de remise à l’heure de l’horloge biologique1.Ces mécanismes permettent normalement de compenser chaque jour la différence de plusieurs minutes existant entre la période naturelle de l’horloge (> 24 h) et la période de 24 h de l’alternance jour – nuit.Ces mécanismes de remise à l’heure de l’horloge existeraient toujours chez ces patients (sinon leurs rythmes biologiques se mettraient en libre cours), mais l’avance de phase obtenue grâce à ces mécanismes serait insuffisante.

Une des difficultés rencontrées par ces patients étant l’impossibilité d’avancer leur heure de coucher, les traitements consistant à les faire se coucher plus tôt sont inutiles.Un des traitements proposés est la chronothérapie : elle consiste à retarder d’une demi-heure ou d’une heure chaque jour l’heure du coucher du patient, de telle sorte qu’elle fasse en quelques jours ou semaines un “ tour de l’horloge ” et qu’une heure de coucher socialement désirée (par ex. 23 h) soit à nouveau atteinte17(voir Figure 3).Il devient dès ce moment impérieux pour le patient de maintenir de manière très stricte cette heure de coucher.L’exposition à 1-2 heures de lumière intense (> 2500 Lux) chaque matin permet aussi d’avancer les rythmes circadiens et le cycle veille-sommeil chez ces patients, et de supprimer leur symptomatologie18.Enfin, la prise de mélatonine le soir s’est également avérée être efficace et moins contraignante: elle avance l’heure du coucher et du lever, et supprime la somnolence diurne.

Références

1.Turek FW, Van Reeth O. Circadian rhythms. In: Fregly MJ, Blatteis CM, eds. Handbook of Physiology, section: Adaptation to the environment. Vol. 4, 1995:1329-1359.

2.Copinschi G, Van Reeth O, Van Cauter E. Les rythmes biologiques. La presse médicale, 28(17) : 933-946, 1998.

3.Swaab DF, Fliers E, Partiman TS. The suprachiasmatic nucleus of the human brain in relation to sex, age and senile dementia. Brain Res. 1985; 342:37-44.

4.Siffre M. Beyond time. In: Briffault H, ed. New York: Mac Graw Hill, 1964.

5.Dijk DJ, Czeisler CA. Contribution of the circadian pacemaker and the sleep homeostat to sleep propensity, sleep structure, electroencephalographic slow waves, and sleep spindle activity in humans. J. Neurosci. 1995; 15:3526-3538.

6.Van Reeth O. Travail posté ou Jet Lag: quand l’horloge biologique se dérègle. Journal International de Médecine 1993; 284:5-12.

7.Van Cauter E, Sturis J, Byrne MM, et al. Immediate phase-shifting effects of light on the human circadian clock: demonstration of a large phase delay region using multiple phase markers. Am. J. Physiol. 1994; 266:E953-E963.

8.Czeisler CA, Kronauer RE, Allan JS, et al. Bright light induction of strong (Type 0) resetting of the human circadian pacemaker. Science 1989; 244:1328-1333.

9.Lino A, Silvy S, Condorelli L, Rusconi AC. Melatonin and jet lag: treatment schedule. Biol. Psychiatry 1993; 34:587.

10.Arendt J. Melatonin and the pineal gland. London: Chapman and Hall, 1995:331.

11.Van Reeth O, Turek FW. Adaptation of circadian rhythmicity to a shift in the light-dark cycle can be accelerated by a benzodiazepine. Am. J.Physiol 1987; 253:R204-207.

12.Walsh JK, Schweitzer PK, Anch AM, Muehlbach MJ, Jenkins NA, Dickins QS. Sleepiness/Alertness on a Simulated Night Shift Following Sleep at Home with Triazolam. Sleep 1991; 14:140-146.

13.Van Reeth O, Sturis J, Byrne MM, et al. Nocturnal exercise phase-delays the circadian rhythms of melatonin and thyrotropin secretion in normal men. Am. J. Physiol. 1994; 266:E964-E974.

14.Van Reeth O. Sleep and circadian disturbances in shift work: strategies for their management. Hormone Research 1998; 49:158-162.

15.Czeisler CA, Moore-Ede MC, Coleman RM. Rotating shift work schedules that disrupt sleep are improved by applying circadian principles. Science 1982; 217:460-463.

16.Czeisler CA, Johnson MP, Duffy JF, Brown EN, Ronda JM, Kronauer RE. Exposure to bright light and darkness to treat physiologic maladaptation to night work. N Engl J Med 1990; 322:1253-1259.

17.Weitzman ED, Czeisler CA, Coleman RM, et al. Delayed sleep phase insomnia: A chronobiologic disorder associated with sleep onset insomnia. Arch. Gen. Psychiatry 1981; 38:737-746.

18.Rosenthal NE, Vanderpool J, Levendosky A, et al. Phase shifting effects of bright morning light as treatment for delayed sleep phase syndrome. Sleep 1991; 13:354-361.

19.Dahlitz M, Alvarez B, Vignau J, English J, Arendt J, Parkes JD. Delayed sleep phase syndrome response to melatonin. Lancet 1991; 337:1121-1124.

Aventures et Mésaventures du Sommeil

Olivier Van Reeth, MD PhD ACP

Centre d’Etudes des Rythmes Biologiques

Faculté de Médecine ULB

et

Centre d’Etudes des Troubles du Sommeil

Institut Médical Edith Cavell

Résumé

Les mystères du sommeil exercent depuis toujours une fascination et ont inspiré certaines des plus belles oeuvres de grands peintres, sculpteurs et poètes.  Le sommeil intéresse et inspire aujourd’hui un nombre toujours croissant de neurobiologistes qui patiemment s’appliquent à en décortiquer les mécanismes et à en élucider les mystères. Ce n’est que grâce aux progrès récents faits dans l’étude du sommeil que l’on commence enfin à entrouvrir le rideau de la nuit pour s’apercevoir que tout n’est pas rose au pays du sommeil.  Les troubles du sommeil affectent une part croissante de la population.  La privation de sommeil et la somnolence diurne qu’ils provoquent ont des conséquences dévastatrices sur la qualité de l’éveil et sur le métabolisme humain: baisse de la qualité de la vie, chute des performances intellectuelles, morbidité et mortalité importantes (obésité, prédisposition au diabète, etc…), baisse de productivité, risque élevé d’accidents de travail et d’accidents de la route. Le chapitre reprendra des notions de base sur les fonctions du sommeil, ses mécanismes régulateurs et l’importance du rêve.  Une partie importante sera consacrée à la régulation temporelle (circadienne) de l’eveil et du sommeil, ainsi que de nombreux rythmes biologiques qui nous régissent.  Nous discuterons à travers quelques exemples illustrés, la problématique des troubles du sommeil et de leurs répercussions sur l’individu et la société dans son ensemble.

L’ABC du sommeil normal

Le sommeil, indispensable à la récupération de la fatigue physique et de la tension nerveuse, occupe un tiers de notre vie. A 60 ans, vous aurez dormi 20 ans et rêvé 5 ans. Notre organisme fonctionne de façon cyclique de jour comme de nuit. Chacun de nous, durant la journée, passe régulièrement d’un état de grande forme à des « coups de pompe », de temps forts à des temps faibles. Ces cycles se succèdent au cours de la nuit, autant de fois que notre organisme en a besoin pour récupérer.

L’endormissement et le sommeil calme se caractérisent par la fermeture des paupières, l’immobilité et le ralentissement progressif des fonctions végétatives (respiration, fréquence cardiaque, température, tonus musculaire). En début de nuit, notre sommeil est léger, l’activité de notre cerveau se ralentit, mais nous sommes encore très réceptifs et sensibles aux perturbations de l’environnement. Puis, progressivement, nous nous coupons de plus en plus du monde extérieur, et nous entrons dans le sommeil lent profond, durant lequel l’activité cérébrale se ralentit encore plus plus. Ce sommeil lent profond est indispensable à la récupération de notre fatigue physique. L’électoencephalogramme permet de distinguer quatres stades (1 à 4) selon la profondeur du sommeil jugée sur la présence plus ou moins importante d’ondes lentes (0,5-4 Hz) de grande amplitude (300 µV). On parle alors de sommeil lent ou synchronisé. Ce sommeil calme dure 60 à 75 minutes. Toutes les 90 minutes environ, survient un type de sommeil particulier, le sommeil dit « paradoxal » car il associe des signes de sommeil profond (atonie musculaire, seuils d’éveil élevés) et des signes d’éveil (EEG rapides, mouvements oculaires, respiration irrégulière). le sommeil paradoxal. En effet, l’activité du cerveau y est intense mais le corps du dormeur est paralysé, sourd et aveugle. En outre, on peut observer chez le dormeur en sommeil paradoxal des mouvements rapides des globes oculaires, des érections, et une irrégularité cardio-respiratoire. C’est le sommeil des rêves et nous y récupérons de toute la tension nerveuse de la veille. Un cycle de sommeil complet dure environ 90 minutes. Après un éventuel petit éveil, un autre cycle commence. Au cours d’une nuit 3 à 5 cycles de sommeil peuvent se succéder, selon la durée du sommeil. La présence de brefs éveil à la fin des cycles (au total 12-15 minutes) est tout à fait normale. La plupart du temps, le dormeur ne se souvient pas de ces éveils, le matin au lever. A l’opposé certaines personnes âgées ne se souviennent que de ces éveils et croient qu’elles n’ont pas « fermé l’oeil » de la nuit.

Influences de l’hérédité et de l’environnement

En moyenne nous dormons 7.5 heures par nuit, mais pour certains 3 heures de sommeil suffisent (les « petits dormeurs »), d’autres ont besoin de 12 heures de sommeil (les « gros dormeurs »). Certains sont « du matin » (lève tôt et couche tôt), d’autres « du soir » (lève tard et couche tard). Le seul critère vraiment important dans la longueur de l’épisode de sommeil est qu’il soit suffisant que pour garantir une bonne qualité de veille le lendemain. La grande variabilité dans la durée des sommeils observée entre les individus résulte de nombreux facteurs socio-écologiques et génétiques. On connaît bien les facteurs du milieu qui perturbent le sommeil: température ambiante, rythme lumière-obscurité, alimentation, etc., ainsi que certains facteurs psychologiques (anxiété, émotion, stress, apprentissage, etc…), par contre les facteurs héréditaires influençant le sommeil sont encore mal connus. Les requêtes épidémiologiques ont montré qu’il y avait des familles de petits, moyens ou grands dormeurs. La plupart des familles sont « hybrides » avec un parent petit dormeur et l’autre grand dormeur. Chez les enfants de ces familles, on retrouve des petits, des moyens et des grands dormeurs avec les proportions prévues par les lois de la génétique. L’étude des jumeaux vrais (monozygotes) a mis en évidence que l’organisation (durée des cycles) et les durées des phases de sommeil étaient semblables. La ressemblance va jusqu’au même nombre de mouvements des yeux au cours du sommeil paradoxal…

Dans des études chez l’animal, en utilisant des lignées pures de souris (populations de jumeaux monozygotes), on a pu montrer l’existence de facteurs héréditaires dans le déterminisme des durées de sommeil, du rythme de sommeil, du nombre des mouvements oculaires du sommeil paradoxal, ainsi que du taux de récupération après une privation de sommeil. Ces résultats ouvrent des perspectives vers la biologie moléculaire du sommeil, tout en sachant que l’existence d’un gène unique du sommeil est du domaine de l’utopie, étant donné la complexité de la régulation des deux états de sommeil.

Ainsi, la tendance à dormir plus ou moins, à être du soir ou du matin, est héritée de nos parents, comme la taille ou la couleur des cheveux. L’influence de l’environnement et de l’éducation module cette hérédité. Le sommeil d’une personne donnée est unique. C’est donc à chacun de connaître la durée de sommeil dont il a besoin pour être reposé et en pleine forme, ainsi que les effets d’un manque de sommeil pour pouvoir se ménager des plages de récupération.

Un enfant ne dort pas comme une personne âgée. Vers 50 ans, en général, le temps de sommeil diminue et l’on se réveille plus tôt. Nous supportons aussi beaucoup moins bien les changements de rythme. Nous nous remettons facilement d’une nuit blanche à 20 ans …. beaucoup moins à 50 ans. Notre sommeil s’allège. Les réveils nocturnes sont plus fréquents et les réendormissements plus difficiles. Et, plusieurs réveils nocturnes donnent souvent l’impression de ne pas avoir fermé l’oeil de la nuit … Cette évolution est normale et la prise inconsidérée de somnifères n’arrange rien

La vigilance, gardienne de l’homéostasie

Notre présence au monde, soit notre capacité de réagir au monde extérieur, dépend de notre niveau de vigilance. Celle-ci assure notre aptitude à la perception consciente et au traitement de l’ensemble des informations en provenance de notre environnement, conduisant à la réalisation de comportements adaptés, nécessaires à la conservation de l’individu et de l’espèce. A l’éveil, il existe déjà différents niveaux de vigilance, allant de la somnolence postprandiale à l’attention sélective. De même, pendant le sommeil, le seuil d’éveilabilité varie fort en fonction du type de sommeil. Il existe donc une gamme physiologique de niveaux de vigilance. Eveil – Sommeil – Rêve sont donc trois états éloignés d’une même fonction: la fonction de vigilance. Ces trois états de vigilance répondent eux mêmes à des mécanismes de régulation homéostatique, réactive comme prédictive.

L’homéostasie réactive est telle que, l’éveil conduisant au sommeil et la qualité de notre sommeil conditionnant la qualité de notre éveil, le sommeil prépare le rêve. Plus l’éveil est long et intense, plus le sommeil « réparateur » sera long et intense. La phase de sommeil lent, qui précède la phase de rêve, permet la constitution des ressources énergétiques nécessaires à la survenue du rêve. Quand à l’homéostasie prédictive, elle résulte de l’existence de l’horloge biologique interne (ou système circadien) et du contrôle que celle ci exerce sur nos états de veille et de sommeil. L’alternance veille-sommeil est la manifestation la plus évidente de la fluctuation journalière de nos comportements, mais la plupart de nos variables biochimiques, physiologiques et comportementales fluctuent aussi de manière régulière au cours du nycthémère. L’horloge biologique interne responsable de cette rythmicité assure à l’individu une adaptation optimale à un environnement rythmé par l’alternance du jour et de la nuit. Tel un chef d’orchestre, cette horloge assure aussi la synchronisation optimale de nos différentes fonctions biologiques entre elles et garantit ainsi le fonctionnement harmonieux de notre « milieu intérieur ». Afin de remettre notre horloge interne à l’heure et d’assurer sa synchronisation par rapport au monde extérieur, nous utilisons continuellement des signaux synchroniseurs provenant du monde extérieur (signaux lumineux, contacts sociaux, activité, heures de repas etc.).

Donc, quand une irrépressible envie de dormir s’empare de nous, ce n’est pas uniquement parce que nous avons été éveillés ou actifs pendant plusieurs heures. Si tel était le cas, notre envie de dormir augmenterait inexorablement et proportionnellement au temps écoulé depuis notre dernier épisode de sommeil. Or ce qu’on observe lorsque l’on passe une nuit blanche, c’est une augmentation progressive de la fatigue et de la somnolence qui atteint un maximum entre 3 et 6 heures du matin, puis une diminution progressive de celle-ci, alors que le dernier épisode de sommeil continue à s’éloigner. Cette variation circadienne de notre état de vigilance s’accompagne également d’une variation de notre capacité à nous endormir et à rester endormi. Lorsque l’on demande à des volontaires de dormir à différents moments du jour et de la nuit, les épisodes de sommeil les plus longs sont ceux qui débutent vers 18 h, et les plus courts ceux qui débutent en fin de nuit, alors que ces sujets sont déjà éveillés depuis le matin de la veille.

Le manque de sommeil

Tout le monde a fait l’expérience d’une ou plusieurs nuits blanches. Au cours de la journée qui suit, différents signes peuvent être observés. Le premier est l’irritabilité accrue, c’est-à-dire que la personne supporte mal les contraintes ou les contrariétés et « s’énerve », se met en colère plus facilement. Cette personne en manque de sommeil a de la difficulté à se concentrer sur son travail plus de cinq minutes et éprouve le besoin de bouger constamment. Ce défaut d’attention a des conséquences évidentes sur l’apprentissage et la mémorisation. Si le manque de sommeil est plus important, des troubles visuels peuvent apparaîtrent comme se croire en plein brouillard ou voir des objets inexistants (hallucinations). Les navigateurs solitaires en compétition ont tous signalé ce phénomène. Certains ont vu une vache sur le pont ou le TGV en plein Atlanlique.

Un trouble, connu depuis l’antiquité, est l’augmentation de la suggestibilité. La personne exécute des ordres qu’elle ne ferait pas en temps normal. La privation de sommeil est utilisée par toutes les polices du monde pour faire signer des aveux. Certaines personnes résistent mieux que d’autres au manque de sommeil.

Une autre manifestation du manque de sommeil, peu connue, est l’amnésie du futur. La personne a des difficultés se projeter dans le futur, à faire des projets nouveaux. Elle répète ce qu’elle a fait la veille. Elle ne voit pas les conséquences lointaines de ses actes. L’accident de la navette Challenger en 1986 en est un exemple tragique. Le responsable de la salle de contrôle n’a pas arrété le compte à rebours du lancement quand un technicien lui a signalé une fuite de carburant qui s’est révelée par la suite à l’origine de l’accident. Il n’a pas évalué les conséquences de cette fuite. L’enquête a montré que ce responsable n’avait dormi que deux heures les jours précédents. D’autres manifestations végétatives peuvent également être observées, comme une hypothermie relative (les personnes ont froid) ou une hyperphagie.

Quand la personne peut redormir, la durée du sommeil est augmentée, on parle de rebond de sommeil. Selon les stimulations utilisées pour maintenir la personne eveillée, l’augmentation portera soit sur le sommeil calme, soit sur le sommeil paradoxal. Les différents troubles décrits ci-dessus disparaissent après une a deux nuits de récupération. Une privation partielle de sommeil d’une ou deux heures chaque nuit peut entraîner à la longue les mêmes troubles. C’est un risque chez l’adolescent couche-tard et grand dormeur. Devant l’irritabilité, l’instabilité psychomotrice, les troubles de l’attention (à l’origine d’un échec scolaire), il faut savoir évoquer le manque de sommeil avant de classer le jeune comme caractériel. Un signe évocateur est le retour d’un comportement « normal  » après une semaine de vacances ou l’adolescent peut dormir jusqu’à midi. Actuellement, les effets du manque du sommeil se manifestent chez les enfants de plus en plus jeunes. Ils sont en cela un vrai problème d’éducation.

Sommeil et décalage horaire

A l’époque ou les voiliers mettaient plus d’un mois pour traverser l’Atlantique, les effets du décalage horaire passaient inaperçus. Depuis l’avènement des vols transméridiens, l’explosion du tourisme et l’apparition des vols charters, le syndrome du décalage horaire (ou « syndrome du jet lag ») est susceptible d’atteindre entre 60 et 100 millions de voyageurs par an. Ce syndrome est encore trop souvent considéré comme un problème marginal, notamment parce qu’il affecte souvent les touristes, qui sont de toute façon en vacances!. Il est plus problématique lorsqu’il affecte les voyageurs d’affaires, ou les pilotes et de personnel naviguant qui doivent maintenir des niveaux de vigilance élevés pendant de longues périodes. Les difficultés liées au décalage horaire sont exacerbées par la répétition fréquente de ces vols transméridiens. Cette situation ne risque pas de s’améliorer, les besoins croissants de la nouvelle économie mondiale et la concurrence féroce que se livrent les grosses compagnies aériennes les forcent à offrir toujours plus de vols internationaux et plus de vols de nuit. Les progrès de l’ingénierie aéronautique permettant de voler toujours plus loin sans escale, les prestations des pilotes et du personnel naviguant ne cessant de s’allonger. Leurs limites de tolérance sont chaque jour repoussées, mais les risques d’accident graves liés à l’hypovigilance sont loin d’être négligeables, et nous ne parviendrons à diminuer les erreurs humaines qu’en s’intéressant de beaucoup plus près aux besoins de la « machinerie »humaine.

Pour s’adapter aux variations journalières de l’environnement imposées par la rotation de la terre, les êtres vivants ont développé une organisation interne telle que la plupart de leurs variables physiologiques fluctuent de manière rythmique avec une périodicité voisine de 24 h (c’est à dire circadienne, du latin circa die = autour du jour). Les rythmes circadiens, qui persistent en l’absence d’alternance jour – nuit, sont générés par une horloge biologique interne localisée dans le cerveau, au niveau de l’hypothalamus. Cette horloge reçoit, par le biais des yeux et des nerfs optiques, l’information lumineuse nécessaire à sa synchronisation par les événements du monde extérieur. L’alternance lumière obscurité est son synchroniseuse le plus puissant, mais il en existe d’autres (sociaux, exercice physique, hormones internes telles que la mélatonine, …) dont l’importance commence à être mieux connue.

Lorsque nous sommes actifs la nuit (quand notre horloge biologique nous dit de dormir) et que nous dormons le jour (quand notre horloge nous dit de veiller), nous sommes en conflit avec notre horloge interne. Ce genre de situation se rencontre par exemple chez les travailleurs en horaire de nuit ou en horaire tournant (par exemple les équipes de maintenance technique au sol ou les aiguilleurs du ciel), ou lorsque nous sommes soumis à un décalage horaire rapide. Le syndrome du jet lag qui en résulte est la conséquence de trois phénomènes concomitants: 1) la fatigue et le stress, 2) la privation de sommeil et 3) la désynchronisation entre les signaux temporels générés par l’horloge biologique (encore réglée sur le pays d’origine ou sur l’horaire de jour) et ceux originaires du lieu de destination. Sa symptomatologie est multiple: fatigue, troubles du sommeil, somnolence diurne, perte de mémoire, troubles de la concentration, céphalées, inappétence, troubles digestifs… Les symptômes les plus fréquents sont toutefois les troubles du sommeil. Ils sont fort variables, peuvent comporter des difficultés d’endormissement, des réveils nocturnes avec difficultés de ré-endormissement, des réveils matinaux précoces, ou se présenter comme une aggravation d’un trouble du sommeil préexistant (apnées du sommeil, myoclonies nocturnes, cauchemars, autres parasomnies …). Les vols vers l’est s’accompagnent souvent d’une diminution du sommeil réparateur, les vols vers l’ouest d’une augmentation du sommeil de rêve. Ces troubles du sommeil s’accompagnent de symptômes en miroir pendant l’épisode de veille principal : fatigue, somnolence, endormissements involontaires, troubles cognitifs et mnésiques, erreurs de procédure, accidents plus fréquents, …

Fort variable d’un sujet à l’autre, l’intensité du syndrome du jet lag dépend d’une série de facteurs, notamment de l’amplitude du changement horaire et de sa direction, nos rythmes se resynchronisant plus vite après un trajet vers l’ouest (± 90 min/jour) que vers l’est (± 60 min/jour). Les personnes âgées s’adaptent plus mal que les jeunes, les « sujets du matin » souffrent moins des trajets vers l’est que les « sujets du soir », etc…

Comment diminuer ou supprimer les effets néfastes du jet lag? Un certain nombre de recommandations s’appliquent à tous, voyageurs d’agrément occasionnels ou voyageurs professionnels.

· Ajustement avant le voyage. En reculant d’une heure par jour ses heures de coucher et de lever pendant les 3 ou 4 jours qui précèdent un vol vers l’ouest, ou en les avançant lors d’un vol vers l’est.

· Utilisation optimale des synchroniseurs locaux. On s’adapte plus vite en passant, dès l’arrivée, beaucoup de temps à l’extérieur, et en adoptant d’emblée les habitudes culturelles et les heures de repas locales. Ces recommandations ne s’appliquent qu’aux voyages de longue durée. Pour un voyage de moins de trois jours, il vaut théoriquement mieux resté fixé sur l’horaire de départ, sans trop chercher à s’adapter.

· Conseils diététiques et d’hygiène de sommeil. On recommande des repas riches en protéines pendant la journée car ils stimulent l’éveil (viande, fromage, ), et riches en glucides et en tryptophane le soir car ils favorisent le sommeil (pâtes, miel, bananes, lait, …). Eviter l’alcool et l’excès de boissons cafféinées les trois premiers jours après le vol. De courtes siestes peuvent être bénéfiques, mais il faut éviter la pratique de longues siestes qui peuvent conduire à des épisodes de sommeil profond, néfastes à l’adaptation. Par contre, il faut essayer de récupérer le plus de sommeil possible pendant la nuit, même s’il s’agit d’épisodes morcelés les premiers jours.

· Exposition à la lumière. Notre horloge biologique étant sensible aux effets resynchroniseurs de la lumière à forte intensité, on recommande comme mesure anti jet-lag une exposition bien programmée à la lumière naturelle (soleil) ou artificielle (écrans de lumière blanche à forte intensité ou casques à lumière). En s’exposant l’après midi à la lumière et en l’évitant (lunettes de soleil très opaques) le matin lors d’un voyage vers l’est, ou au contraire en s’exposant à la lumière le matin et en l’évitant le soir lors d’un voyage vers l’ouest, notre horloge biologique s’adapte trois fois plus vite aux nouveaux horaires. Un exposition à midi a peu d’effet, ce qui est heureux : imaginez que chaque fois que vous vous exposiez au soleil de midi, votre horloge biologique se dérègle! L’intensité de la lumière et la durée d’exposition sont importantes : une exposition d’une demi heure à 10,000 lux équivaut à une exposition de deux heures à 2,500 lux. Ce traitement par la lumière est fort efficace et peut s’appliquer à la plupart des sujets (exceptés dans l’état maniaque ou en cas de lésions oculaires rétiniennes). Le développement récent de casques à lumière légers et transportables rend ce traitement encore plus abordable, et pourrait faire partie de l’équipage de cabine dans tout vol transméridien. Avis aux amateurs, nous cherchons des volontaires !

· Exercice physique. Nos travaux de recherche chez l’animal et chez l’homme ont démontré qu’un exercice physique programmé dans le temps provoque des déphasages des rythmes biologiques, et pourrait donc représenter une nouvelle facette du traitement du jet lag: à quand l’installation de vélos ergonomiques ou de tapis roulants dans les avions?.

· Traitements pharmacologiques Le jet lag est certainement, pour les passagers, une des indications d’un traitement de quelques jours par de la mélatonine, ou des somnifères à courte durée d’action. La mélatonine est un stabilisateur du sommeil et provoque des déphasages de l’horloge biologique dont la direction dépend de l’heure à laquelle elle est prise.

Travail en horaires tournants et troubles du sommeil

Pendant des millénaires, nous nous sommes levés et couchés avec le soleil, vivant ainsi en parfaite harmonie avec notre horloge biologique. Notre horloge interne, responsable de nos rythmes circadiens, nous permet d’adapter nos activités et de les synchroniser sur les variations journalières de l’environnement imposées par la rotation de la terre sur son axe. En permettant l’extension artificielle de la durée du « jour », l’avènement de l’éclairage électrique puis l’explosion des nouvelles technologies ont complètement bouleversé l’organisation temporelle de nos sociétés industrialisées. Lorsque nous profitons de l’opportunité qui nous est donnée d’être actifs la nuit (cad quand notre horloge biologique nous dit de dormir) et de dormir le jour, nous nous mettons alors en conflit avec notre horloge biologique. Une telle situation conflictuelle se rencontre par exemple chez les travailleurs de nuit ou à horaire tournant.

Un nombre croissant d’entreprises et de prestataires de services sont opérationnels 24 h sur 24, sept jours sur sept. Une telle structure temporelle de fonctionnement implique la mise en place d’horaires tournants et/ou d’horaires de nuit pour une proportion croissante du personnel (plus de 36% de la Force de travail en Belgique). Les propriétés de l’horloge biologique humaine ne permettent cependant pas à l’organisme de s’adapter indéfiniment à ce type d’horaires. Le travail à horaire variable s’accompagne de complications médicales et socio-familiales, dont l’importance dépend d’une série de déterminants biologiques et socio-économiques.

Les horaires de travail prestés par ces travailleurs sont donc le plus souvent incompatibles avec les propriétés de l’horloge biologique et les principes circadiens qui en découlent. Des études ont en effet montré que l’horloge biologique de ces travailleurs s’adapte très mal, voire pas du tout, à leurs horaires de travail. Ne bénéficiant d’aucune stabilité circadienne, ils passent donc la plupart de leur temps à courir derrière leur horloge biologique. La privation chronique de sommeil et la désynchronisation horloge – environnement qui en résultent sont responsables des troubles de la vigilance, de la baisse des niveaux de performance et de productivité et de la fréquence élevée d’accidents de travail présentés par ces travailleurs. A ce propos, on se souviendra de quelques catastrophes industrielles récentes (accidents de l’Exxon Valdez, de Bhôpal, de Three Miles Island et de Tchernobyl), conséquences dramatiques d’erreurs humaines toutes survenues en fin de nuit, c’est-à-dire lorsque le niveau de vigilance des responsables était au plus bas. Le travail à horaire tournant est également associé à une fréquence plus élevée de troubles gastro-intestinaux et cardio-vasculaires, à des problèmes de stérilité et de perte de libido, et à une forte prédisposition à l’alcoolo tabagisme.

Le traitement individuel vise avant tout à minimiser l’instabilité circadienne et la privation de sommeil présentées par ces patients, et fait avant tout appel aux règles habituelles d’hygiène de sommeil. En cas d’échec et de persistance de la symptomatologie, il est conseillé de chercher à réorienter ces patients vers des postes de travail à horaires plus réguliers. Une approche plus globale, consistant en une action préventive au niveau de l’entreprise, doit également être envisagée. Du ressort de chronobiologistes spécialisés, cette action vise à réorganiser la structure temporelle de fonctionnement de l’entreprise, en tenant compte des principes circadiens dictés par les propriétés de l’horloge biologique. Cette action devrait aboutir au remplacement des horaires de travail aberrants (et dont la raison d’être est le plus souvent inconnue surtout de ceux qui les ont instaurés!) par des horaires de travail plus « physiologiques ». Notre expérience et celle d’autres groupes pratiquant ce type de travail de consultance nous indiquent clairement que l’utilisation des principes circadiens dans l’organisation des horaires de travail est bénéfique pour le travailleur. Il s’adapte alors mieux à ce type de travail, augmente son niveau de satisfaction au poste de travail et ses performances, et est alors moins en proie aux effets secondaires nocifs du travail à horaire tournant. De manière générale, cette restructuration des horaires visera à une diminution de la fréquence des rotations d’horaire (une rotation toute les 2 ou 3 semaines au maximum, ou au contraire des rotations très courtes de 2-3 jours ne permettant pas une accumulation trop importante de la dette de sommeil), elle favorisera les rotations dans le sens horaire (matin > après midi > soir) plutôt qu’anti-horaire (matin > soir > après midi). Enfin, des études récentes simulant en laboratoire des conditions de travail à horaire tournant ont montré qu’une exposition bien programmée à de la lumière intense sur le lieu de travail (et le maintien d’une obscurité absolue pendant le sommeil) permettent d’encore augmenter l’adaptation aux conditions de travail à horaire tournant.

Le chronobiologiste peut proposer la mise en place, dans l’entreprise, d’une série de contre-mesures visant à minimiser les effets néfastes de ce type de travail : modification des horaires, siestes, exposition à la lumière forte, traitements pharmacologiques expérimentaux, exercice …. Le lieu de travail est certainement un terrain d’investigation idéal, qui, grâce à la collaboration active des médecins du travail, des ergonomistes et des chronobiologistes, devrait permettre le développement de recommandations quant à l’organisation temporelle de l’outil de travail capables d’améliorer la santé et le bien être de ceux qui y sont employés.

Alors qu’on s’intéresse très précisément aux mécanismes sous tendants nos processus physiologiques et leur localisation dans l’organisme, on néglige trop souvent l’importance du moment où ils ont lieu. Or, cette composante temporelle est essentielle au bon fonctionnement du corps, dont l’harmonie répond aux mêmes critères qu’une tragédie classique, à savoir le respect des Unités d’Action, de Lieu et de Temps.
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De nombreuses difficultés de sommeil tirent leur origine d’une désynchronisation entre l’horloge biologique, les rythmes corporels et le monde extérieur. Prenons l’exemple du voyageur qui traverse plusieurs fuseaux horaires, et qui subit le «jet lag», le syndrome de décalage horaire. C’est la même chose pour le travailleur de nuit, ou posté, qui doit inverser son cycle. C’est aussi le cas pour l’adolescent, dont le cycle retarde le plus souvent et pour la personne âgée, dont le cycle avance le plus souvent. Cette condition se retrouve enfin dans certaines formes de dépression (dépressions hivernales et dépressions endogènes) et dans certains sports qui nécessitent une vigilance prolongée.

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