Stress de l’horloge biologique et troubles du sommeil

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

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

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