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3 - Le Sommeil Paradoxal,
physiologie du rêve

Dr Jean-Michel Crabbé, 11 février 2008.

 Dans les années 60, un neurophysiologiste français a découvert le sommeil paradoxal et sa relation avec le rêve. Il s'agit d'une fonction neurophysiologique vitale, commune à tous les mammifères et aux oiseaux. Cette découverte très importante a inauguré 40 années de recherches multidisciplinaires dans des laboratoires du monde entier.

La relation entre sommeil paradoxal et rêve dérange les psychiatres et les psychanalystes défenseurs de la théorie freudienne du rêve. Certains d'entre eux prétendent que le sommeil paradoxal n'est pas la base physiologique du rêve. Depuis 2002, un chercheur francais fait courir le bruit que le rêve se déroule en quelques fractions de secondes avant le réveil, mais il n'y a aucune preuve à ce sujet.

Découverte du sommeil paradoxal

Dans les années 50, la physiologie est dominée le principe de l'homéostasie, selon lequel le milieu intérieur de tout être vivant tend vers un équilibre. Le sommeil, retour à l'équilibre, n'a aucun intérêt et une majorité de psychanalyste admet les hypothèses de Freud à propos des rêves. Cependant des laboratoires européens et américains étudient la vigilance et les rythmes de sommeil. Il s'agit en particulier d'améliorer les performances des pilotes, des équipages de sous-marins et des travailleurs de nuit. On connaît déjà les mouvements oculaires rapides (sommeil REM = rapid eyes movments des anglophones) des dormeurs.

En 1958, à Lyon, M. Jouvet observe un phénomène imprévu. Les mouvements oculaires des dormeurs s'accompagnent d'un tracé d'éveil cortical, d'une atonie musculaire complète et d'un sommeil très profond : le dormeur est très difficile à réveiller, son corps devient tout mou, son cerveau s'éveille et ses yeux bougent dans tous les sens. Il nomme ces périodes actives "sommeil paradoxal".

En quelques années, les propriétés essentielles de ce sommeil paradoxal (SP) sont étudiées chez le chat, chez l'homme et sur un grand nombre d'espèces animales dans des laboratoires du monde entier.

Ces recherches ont une importance historique, en effet :

• La physiologie découvre une nouvelle activité cérébrale imprévue.
• Le principe de l'homéostasie est violé par un rythme cérébral d'environ 90 mn.
• Cette activité cérébrale intense s'accompagne d'un grand désordre physiologique et se répète 5 ou 6 fois par nuit.
• La théorie unitaire du sommeil est renversée.
• Cette activité nocturne rythmique est associée aux souvenirs de rêves.

La corrélation entre sommeil paradoxal et rêve, d'abord contestée, sera finalement confirmée par de très nombreuses constatations ( voir + loin).

Observation clinique du sommeil

L'étude du sommeil fait ainsi une entrée spectaculaire et tardive dans le champ de la médecine expérimentale. Des observations simples montrent alors que le sommeil n'est pas une période d'équilibre :

Le chat, par exemple, est un animal nocturne facile à observer quand il dort. Régulièrement au cours de son sommeil, ses muscles se relâchent complètement. Il présente de petits mouvements des oreilles et des moustaches, ainsi que des secousses musculaires. Ses yeux bougent et sa respiration devient irrégulière. Il est alors insensible aux stimulations extérieures. Enfin il ouvre les yeux, explore son environnement, se lève ou se rendort.

Le chaton, lui, s'endort peu après la tétée. Il présente presque immédiatement de petits mouvements des oreilles, des mâchoires et des yeux. Son corps est agité par des secousses musculaires et sa respiration est irrégulière. Ces épisodes se répètent régulièrement pendant la moitié de son temps de sommeil.

Le nourrisson endormi a périodiquement un comportement similaire. Sa respiration devient irrégulière, ses yeux bougent dans tous les sens. Il a de petits mouvements des doigts et des lèvres. Parfois on observe un véritable sourire et des expressions du visage dont il est encore incapable éveillé.

Enregistrements polysomnographiques

Le sommeil est enregistré en continu à l'aide de capteurs adaptés à la fonction cardiaque, la respiration, l'activité cérébrale, le tonus musculaire... Progressivement, le matériel encombrant des années 60 a cédé la place aux micro-ordinateurs. L'analyse automatique et rapide de nombreuses heures d'enregistrement devient possible pour de nombreux laboratoires :

Sur ces enregistrements, le sommeil est un phénomène très complexe : les activités physiologiques, hormonales et corticales sont spécifiques, variables et rythmiques.

Diagramme de sommeil

Ce diagramme, hypnogramme, représente l'activité cérébrale avec les phases successives de sommeil lent I à IV, et de sommeil paradoxal :

• Les stades I à IV de sommeil lent sont définis par le ralentissement de l'activité corticale.
• Le sommeil paradoxal correspond à une hyperactivité corticale et physiologique.

Le principe d'homéostasie est incompatible avec de tels enregistrements, qui confirment que toutes les activités physiologiques sont naturellement rythmiques.

Caractéristiques du sommeil paradoxal

La définition de base associe :

• des mouvements oculaires rapides (sommeil REM)
• un relâchement musculaire complet et un éveil cortical
• le rêveur est très difficile à réveiller et il raconte ensuite des rêves.(cf. Biblio : M. Jouvet)

Le système réticulé activateur ascendant (S.R.A.A.), situé dans le bulbe contrôle :

• l'alternance veille-sommeil
• le niveau de vigilance et d'éveil
• les réactions liées aux émotions et la douleur
• les fonctions végétatives complexes.

Les centres bulbaires déclenchent périodiquement les phases de sommeil paradoxal et de rêve : Issue du locus coeruleus, une activité périodique se propage par voie ascendante au cortex visuel et à l'ensemble du cortex. L'activité corticale stimule ensuite les voies motrices pyramidales vers la moelle.

L'activité synchrone du locus coeruleus alpha inhibe la moelle épinière, bloque l'activité motrice et entraîne une paralysie complète.

Rythme : Chez l'homme, le sommeil paradoxal dure en moyenne 20 minutes et se reproduit assez régulièrement toutes les 90 minutes. Ce rythme correspond à celui du cortisol et d'autres hormones hypothalamiques.

Génétique : Le sommeil paradoxal existe chez tous les mammifères, avec une période et une durée spécifique à chaque espèce. Sa durée est d'autant plus grande que l'animal est gros, ou que c'est un carnassier. Chez l'homme adulte, le sommeil paradoxal représente 20% du temps de sommeil, soit environ 100 minutes.

Biochimie : Le sommeil résulte de nombreux facteurs, il met en jeu plusieurs structures nerveuses et un grand nombre de neurotransmetteurs. Il n'existe pas de centre nerveux ou de neurotransmetteur spécifique du sommeil ou du rêve.

A chaque cycle de 90 mn, le glycogène est mis en réserve pendant le sommeil lent, puis utilisé par le sommeil paradoxal.

La vision, essentielle au cours du rêve, n'en est pas la cause. Après destruction de la rétine, les aveugles conservent des rêves colorés et des mouvements oculaires pendant plus de 20 ans.

Apparition du SP au cours de croissance

Le sommeil paradoxal (et le rêve) inaugurent toute la vie psychique :

• Le sommeil sismique, ou sommeil agité du bébé prématuré précède le sommeil paradoxal. Il s'agit d'une activité nerveuse diffuse avec de petites secousses musculaires isolées au cours du sommeil.
• Le sommeil paradoxal apparaît au cours de la maturation du système nerveux central, au voisinage de la naissance. Chez le nouveau-né, il devient caractéristique vers 3 ou 4 mois. Le nourrisson s'endort directement en phase de sommeil paradoxal, qui représente 50 à 80% de son temps de sommeil.
• Puis le pourcentage de sommeil paradoxal diminue et se stabilise à 20% du temps de sommeil chez l'adulte.

Ainsi l'activité neuropsychique commence par le sommeil paradoxal et le rêve.

Comportement onirique

Origine : Pendant le sommeil paradoxal, tout le système musculaire est paralysé. Le sujet qui court en rêve reste immobile, à l'exception de petits mouvements des extrémités, les oreilles par exemple.

Chez le chat, la destruction du locus coeruleus alpha rétablit l'activité motrice. Le chat, ainsi préparé, est enregistré et filmé, et on assiste à son rêve comme s'il s'agissait d'un mime (Expériences décrites par M. Jouvet et J-P Sastre à Lyon).

Observations :

• Éveil : comportement normal
• Sommeil lent : comportement normal.
• Sommeil paradoxal : le chat se redresse et commence une exploration visuelle. Il ne perçoit aucun des objets qui l'entourent. Il ne réagit pas aux bruits, à la lumière et aux odeurs. Tout son système sensoriel est piloté par une commande autonome interne. Le chat se lèche, se met à l'affût ou poursuit une proie invisible. Il attaque dans le vide, prend peur sans raison ou combat un ennemi inexistant. Certains comportements comme le léchage des pattes et du visage, le ronronnement et les cris, l'activité sexuelle sont absents.

Le comportement onirique est :

• Spécifique de chaque espèce.
• Variable d'un animal à l'autre, et constant pour un même individu (aspect individuel du rêve retrouvé chez l'homme).
• Insensible aux besoins physiologiques non satisfaits. Un chat affamé ne mange pas dans son rêve, il garde son comportement onirique habituel. Il ne voit pas et ne sent pas la nourriture qu'on lui propose.

Chez l'homme, le comportement onirique est resté inconnu jusqu'en 1986. H. Schenck (USA) a alors présenté plusieurs observations de maladies nerveuses accompagnées d'une activité motrice nocturne au cours du sommeil paradoxal. Cette activité est associée à des souvenirs de rêves, et les mouvements ébauchés sont en rapport avec le thème du rêve.

Rêve lucide

Le rêveur lucide est conscient de rêver : Il peut réfléchir dans son rêve, agir et parfois en modifier le cours.

Le sommeil paradoxal respecte les mouvements oculaires et les petits mouvements des doigts. Le rêveur peut donc tenter de signaler son rêve lucide par des mouvements convenus des yeux et des doigts.

L'étude de Laberge (USA), réalisée en 1983 pendant 552 nuits, a permis de confirmer cette hypothèse. Une cinquantaine de rêves lucides ont été signalés de cette façon et enregistrés sur les tracés de sommeil. Le rêveur peut indiquer le début, la fin et parfois le thème de son rêve.

Ces rêves éveillés coïncident avec le sommeil paradoxal, et ne surviennent pas au cours du sommeil lent.

Narcolepsie

La narcolepsie est une sorte de maladie du sommeil paradoxal, un dysfonctionnement des centres bulbaires. Le rythme veille-sommeil est désorganisé et les éléments constitutifs du sommeil paradoxal surviennent isolément de manière imprévisible :

A l'état de veille, il existe :

• des épisodes de somnolence capables de conduire à des actes involontaires.
• des cataplexies, chutes brusques avec hypotonie musculaire, déclenchées par une émotion. A l'occasion de ces chutes, le patient se souvient parfois d'un rêve.
• Les chutes et les paralysies du sommeil correspondent à l'irruption de l'hypotonie du sommeil paradoxal en dehors du sommeil.

Endormissement :

• Le patient souffre de paralysies du sommeil, il ressent l'atonie musculaire du sommeil paradoxal avant d'être endormi.
• Des hallucinations hypnagogiques apparaissent à l'endormissement.
• L'enregistrement du sommeil montre un endormissement rapide et la survenue précoce du sommeil paradoxal.

Le traitement actuel de la narcolepsie repose sur les drogues qui stimulent la vigilance (modafinil), et sur les antidépresseurs, qui bloquent le sommeil paradoxal.

Paradoxes du Sommeil Paradoxal

Les recherches réalisées sur le sommeil paradoxal révèlent ses propriétés étonnantes, incompatibles avec la physiologie classique basée sur l'homéostasie :

Rythme : Le SP viole le principe d'homéostasie et il se répète régulièrement toutes les 90 minutes.

Fonction : Le SP semble à la fois indispensable, inutile et dangereux.

• Le SP revient, accru, quand on s'oppose à son apparition. Sa suppression médicamenteuse entraîne un rebond à l'arrêt du traitement. Après une nuit sans sommeil, la durée du sommeil paradoxal double la nuit suivante.
• La suppression du SP à l'aide de drogues pendant des années fait disparaître les souvenirs de rêves, mais n'entraîne aucun trouble significatif du comportement, de la mémoire ou de l'apprentissage.
• Le SP est un état de paralysie et d'isolement sensoriel, avec une vulnérabilité totale vis-à vis d'un éventuel prédateur.
• Le SP consomme, sans raison physiologique, énormément d'énergie.

Equilibre interne : Au cours du sommeil paradoxal, les régulations de la respiration, du coeur, de la circulation et des fonctions neuro-végétatives sont bouleversées.

• Chez des sujets sains, on observe des pauses cardiaques de plusieurs secondes.
• Ces troubles peuvent provoquer la défaillance d'une fonction vitale et la mort.
• Les lois de la physiologie diffèrent entre éveil, sommeil lent et sommeil paradoxal.

Energie : Au cours du sommeil paradoxal, le cerveau utilise du glucose et de l'oxygène. Le métabolisme cérébral devient en partie anaérobie. Le cerveau qui rêve produit des lactates et se fatigue comme un muscle à l'effort (problème des migraines par exemple).

Erection : elle accompagne le sommeil paradoxal chez l'homme quel que soit l'âge et le sexe. Inexpliquée, elle est indépendante d'un éventuel thème sexuel du rêve.

Température centrale : En contradiction complète avec les lois habituelles de la physiologie, la durée du sommeil paradoxal augmente quand la température centrale diminue, elle décuple pour une baisse de 10° C. A 27°, le rêve tend à devenir permanent.

Stress : la durée du sommeil paradoxal augmente avec les stress comme la privation de sommeil, les périodes d'examens des étudiants, l'apprentissage chez le rat. Les chocs hémorragiques, les traumatismes crâniens, les arrêts cardiaques prolongés sont parfois associés à un état de rêve continu.

Evolution des espèces et sommeil paradoxal

Les premiers reptiles terrestres apparaissent au début de l'ère secondaire, il y a environ 280 millions d'années. Les batraciens, les poissons et les reptiles ne régulent pas leur température centrale et ils ne rêvent pas. La température extérieure influence leur activité, souvent limitée aux heures chaudes du jour et aux saisons chaudes de l'année. Ils ont une alternance veille-sommeil sans sommeil paradoxal, et leur cerveau n'a pas de néocortex. Leurs fonctions nerveuses sont essentiellement réflexes, avec des possibilités d'apprentissage et d'adaptation très limitées.

Les mammifères surviennent 100 millions d'années plus tard, se diversifient et coexistent avec les reptiles volants, les crocodiles, les tortues, les lézards et les dinosaures de l'ère secondaire... Bonjour l'ambiance !

L'homéothermie et le sommeil paradoxal sont les deux nouvelles fonctions physiologiques qui apparaissent simultanément chez les mammifères et les distinguent des reptiles :

• Avec l'homéothermie, les mammifères conservent, contrairement aux reptiles, une activité normale pour des températures extérieures basses.
• Le sommeil paradoxal est associé, chez les mammifères et les oiseaux, à des capacités d'adaptation et d'apprentissage bien supérieures à celles des reptiles.

Les dinosaures disparaissent à la fin de l'ère secondaire, il y a 66 millions d'années. Une catastrophe planétaire semble révéler une fragilité fondamentale, incompatible avec leur survie dans un milieu devenu hostile.

Les mammifères survivent aux mêmes conditions, ce qui semble montrer les avantages décisifs de leur physiologie :

L'homéothermie = protection contre le froid.
Le sommeil paradoxal = nouvelles performances neuro-psychiques et plasticité du comportement.

Ainsi l'apparition du sommeil paradoxal accompagne un progrès décisif dans l'histoire des espèces vivantes.

Le sommeil paradoxal est le temps du rêve

Une relation incontestable et contestée : Le lien entre sommeil paradoxal et rêve est connu depuis les premiers enregistrements du sommeil chez l'homme... et il est contesté parce qu'ainsi toute la conception freudienne du rêve s'effondre.

Une "preuve expérimentale" incontestable relie le sommeil paradoxal au rêve : les drogues qui suppriment sélectivement le sommeil paradoxal suppriment aussi les souvenirs de rêves sans altérer la mémoire du patient : cqfd !

Le réveil forcé des patients au cours du sommeil lent donne des résultats équivoques. La mémorisation de rêves n'est en aucun cas démontrée mais on retrouve, dans 8 à 30% des cas selon ce qui est défini comme "rêve", une activité mentale élémentaire (Travaux de Foulkes) :

• Le réveil du patient provoque un éveil cortical et une activité frustre.
• L'interrogatoire obtient des souvenirs vagues, des ébauches d'images et de rêves.
• Certains souvenirs proviennent d'épisodes antérieurs de sommeil paradoxal.

Sommeil lent = absence de mémorisation et de conscience :

• Le somnambulisme survient pendant le sommeil lent stade III et IV. Si le patient peut être réveillé, il n'a aucun souvenir de rêve. Le lendemain, il n'a aucun souvenir de l'épisode de somnambulisme.
• Les terreurs nocturnes se produisent également au cours du sommeil lent. Chez l'enfant, elles provoquent un réveil confus et anxieux, une sensation d'étouffement sans souvenir de rêve distinct. L'amnésie est complète le lendemain.
• Le bruxisme du sommeil, grincement des dents pendant le sommeil lent, n'est pas mémorisé.
• Les verbalisations fréquentes au cours du sommeil lent, ne sont jamais mémorisées.
• L'EEG du sommeil lent = absence d'éveil cortical, indispensable à la fonction mnésique.

Sommeil paradoxal = mémorisation et conscience :

• Dans 80% des cas, un dormeur se réveille facilement ou spontanément après une phase de sommeil paradoxal.
• Il a le souvenir d'un rêve assez clair, qui persiste le lendemain au réveil.
• Le rêve prend ici toute son ampleur sensorielle, motrice, émotionnelle et intellectuelle.
• S'il s'agit d'un cauchemar, le dormeur est immédiatement conscient, vigilant, orienté, avec le souvenir d'un rêve détaillé, impressionnant, dans lequel sa sécurité est menacée.

De nombreux critères associent les rêves au sommeil paradoxal :

Toutes ces constatations sont incompatibles avec les hypothèses de Freud : le rêve à pour origine une fonction neurophysiologique rythmique qui précède les refoulements de la petite enfance et existe chez tous les mammifères.

Conclusion

Le sommeil paradoxal est une fonction neurophysiologique rythmique qui est le temps du rêve et de sa mémorisation

Le sommeil paradoxal est apparu il y a 180 millions d'années chez les premiers mammifères et les oiseaux. Il accompagne une amélioration spectaculaire de leurs performances cérébrales, de leurs capacités d'apprentissage et de leurs possibilités de survie en milieu hostile. Le SP inaugure toute la vie neuropsychique et joue un rôle déterminant dans la maturation du système nerveux central. Le SP fait partie des mécanismes d'adaptation au stress.

Le SP rend vulnérable, il consomme beaucoup d'énergie et déséquilibre le milieu intérieur : l'importance du rêve est à la mesure de la fonction biologique complexe qui y conduit.

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