Ne pas être qu'un "patient" ...

Le sommeil et les rythmes biologiques : Effets de la maladie de Parkinson

Paru dans LE PARKINSONIEN INDÉPENDANT N°30 – septembre 2007

Dr Claude Gron­fier, Dépar­te­ment de Chro­no­bio­lo­gie
Inserm U846, Insti­tut Cellule Souche et Cerveau, Lyon-​Bron

Le sommeil est loin d’avoir livré tous ses secrets. On sait qu’il est indis­pen­sable à la vie puisqu’on le retrouve dans l’ensemble du règne animal : chez les oiseaux, les reptiles, les pois­sons, les mammi­fères et même les insectes. Sa struc­ture, sa durée, sa place dans la jour­née ne sont pas les mêmes chez tous les animaux. Certains sont diurnes et dorment la nuit, d’autres sont nocturnes et dorment le jour, certains sont crépus­cu­laires et dorment un peu le jour et un peu la nuit. On observe aussi des diffé­rences chez l’Homme. Certains d’entre nous sont des petits dormeurs, d’autres des marmottes, certains sont des couche-​tôt, d’autres des lève-​tard. Chez un même indi­vidu, le sommeil se modi­fie au cours de la vie, depuis l’enfance à la vieillesse en passant par l’adolescence. Notre horloge biolo­gique est au cœur de ces phéno­mènes. Dormir est une histoire de rythme. L’horloge biolo­gique est le chef d’orchestre. Dans certaines situa­tions de la vie courante et certaines patho­lo­gies, la belle sympho­nie devient caco­pho­nie et le sommeil se dégrade. La mala­die de Parkin­son, connue prin­ci­pa­le­ment pour ses troubles moteurs, est asso­ciée de troubles du sommeil qui peuvent rendre la vie bien diffi­cile, la nuit bien agitée et la jour­née bien longue !

Qu’est-ce que le sommeil ?
A la ques­tion « Qu’est-ce que le sommeil ? » les spécia­listes ont toujours beau­coup de diffi­cul­tés à donner une réponse simple. Et pour cause, la réponse est compli­quée ! Elle est compli­quée car le sommeil est un état actif — et non passif comme on le croyait encore au début du 20ème siècle – mais aussi, et surtout, parce que l’on ignore encore LA fonc­tion du sommeil.

Bien que le sommeil ait toujours fasciné et inquiété l’Homme, son mystère, en tout cas une partie seule­ment, ne s’est réel­le­ment éclair­cie qu’au début du 20ème siècle. Ce n’est qu’en 1928 par le psychiatre alle­mand Hans Berger, que la démons­tra­tion était faite de manière indis­cu­table que le sommeil n’était pas un état passif. Ces enre­gis­tre­ments de l’activité élec­trique céré­brale montraient très clai­re­ment des diffé­rences de rythmes élec­triques entre l’état éveillé et l’état de sommeil. Le sommeil deve­nait alors un état actif et l’étude de l’activité élec­trique céré­brale au cours du sommeil ne faisait que commen­cer.

Une décou­verte majeure fut faite en France dans les années 1950. Au cours de cette décen­nie, Michel Jouvet décou­vrait à Lyon un stade parti­cu­lier du sommeil qu’il appe­lait le sommeil para­doxal. Il obser­vait chez le chat que l’activité élec­trique céré­brale dans cet état était proche de la veille alors que para­doxa­le­ment l’animal était endormi. Les travaux de Michel Jouvet à la fin des années 1950, montraient que le sommeil para­doxal était un état très parti­cu­lier du sommeil, diffé­rent du sommeil à ondes lentes. Cette décou­verte a ensuite servi de base au concept que l’activité du cerveau au cours de la jour­née ne se résume pas à un état binaire (veille ou sommeil) mais qu’elle passe par 3 états de « vigi­lance » : la veille, le sommeil à ondes lentes et le sommeil para­doxal.

Les fonc­tions du sommeil
Trois grandes théo­ries ont prévalu jusqu’à main­te­nant pour tenter d’expliquer la fonc­tion du sommeil :

  • La théo­rie restau­ra­tive : le sommeil permet de récu­pé­rer ou restau­rer les défi­cits corpo­rels ou céré­braux causés par les acti­vi­tés de la veille.
  • La théo­rie du main­tien de la veille : chez les espèces qui possèdent de faibles réserves éner­gé­tiques il faut rester éveillé pour se nour­rir et donc dormir peu pour survivre.
  • La théo­rie de la conser­va­tion de l’énergie : le sommeil permet de dimi­nuer les dépenses éner­gé­tiques (pendant qu’on dort on dépense) au cours des 24h.

Ces trois théo­ries sont inté­res­santes, mais ne sont pas satis­fai­santes car de nombreuses espèces animales échappent à ces critères. Même si l’on ne connaît pas encore LA fonc­tion du sommeil, ce que l’on peut dire avec certi­tude est que le sommeil n’est pas un luxe ! Le sommeil est même vital car son absence chez l’animal conduit à la mort en quelques semaines. Sans aller jusqu’à cette extré­mité, on sait que la priva­tion de sommeil ou la dette de sommeil à des consé­quences chez l’Homme. A court terme, un sommeil insuf­fi­sant conduit à un état de fatigue, une baisse des perfor­mances, des troubles de la mémoire. Cela peut aller jusqu’à provo­quer une irri­ta­bi­lité, une inef­fi­ca­cité physique ou intel­lec­tuelle, et conduire à des acci­dents du travail ou de la route. A long terme, les effets sont moins biens connus car ils sont plus diffi­ciles à étudier, mais ils sont perni­cieux car moins évidents. On pense à l’heure actuelle qu’un sommeil insuf­fi­sant de manière chro­nique peut conduire à l’apparition de troubles de l’humeur (anxiété, dépres­sion), à des troubles cardio­vas­cu­laires et des troubles du méta­bo­lisme (éven­tuel­le­ment conduire au déve­lop­pe­ment ou au main­tient de l’obésité) pour n’en citer que quelques uns. En bref, on consi­dère main­te­nant qu’une alté­ra­tion de la qualité du sommeil (volon­taire ou invo­lon­taire) peut avoir un impact néga­tif sur l’état de santé géné­ral.

Le sommeil chez l’animal
Avant de pouvoir compa­rer le sommeil des diffé­rentes espèces animales, il faut tout d’abord défi­nir ce qu’on appelle le sommeil. Deux éléments impor­tants défi­nissent le sommeil :

  • Le sommeil est un état de désen­ga­ge­ment percep­tif, c’est-​à-​dire un état dans lequel l’individu (l’animal) est sous­trait de l’environnement, on pour­rait dire isolé inté­rieu­re­ment, en perdant toute sensi­bi­lité percep­tive (il n’est plus sensible au bruit, a la lumière, aux odeurs, au toucher et au goût).
  • Le sommeil est un état rapi­de­ment réver­sible, à la diffé­rence du coma, de l’hibernation, mais aussi de la mort. Au réveil, il n’existe plus aucune trace visible du passage du sommeil.

Ces éléments sont impor­tants mais ne permettent pas de défi­nir suffi­sam­ment préci­sé­ment le sommeil. Pour cela, on fait appel à 2 critères précis, qui doivent être véri­fiés simul­ta­né­ment pour pouvoir parler de sommeil :

  • Les critères compor­te­men­taux. Le sommeil est asso­cié à i) une posture parti­cu­lière — qui dépend de l’espèce animale ; ii) une dimi­nu­tion de la sensi­bi­lité à envi­ron­ne­ment (nous en avons parlé au dessus); iii) un rebond de sommeil après priva­tion : si un animal est privé de sommeil (pendant quelques heures, quelques jours), on observe lors de l’épisode de sommeil suivant une augmen­ta­tion de la quan­tité et la qualité du sommeil.
  • Les critères élec­tro­phy­sio­lo­giques. Les critères indis­pen­sables permet­tant de s’assurer de la présence de sommeil utilisent l’activité élec­trique céré­brale comme marqueur (ce qu’on appelle l’électroencéphalographie de sommeil ou poly­som­no­gra­phie dans les cliniques de sommeil). On doit obser­ver pendant le sommeil une acti­vité élec­trique céré­brale diffé­rente de celle de la veille et des signes précis de sommeil à ondes lentes et de sommeil para­doxal.

L’existence du sommeil est indis­cu­table chez les mammi­fères, les oiseaux, les reptiles, les amphi­biens et les pois­sons. Elle a été plus contro­ver­sée chez les inver­té­brés. La dernière discus­sion passion­nante en date – et toujours d’actualité — concerne le sommeil chez la mouche. A partir d’élégantes études, Chiara Chirelli, une cher­cheuse italienne travaillant aux états unis, a décrit le sommeil de la droso­phile (la mouche du vinaigre, très étudiée en biolo­gie). Elle a montré que cette mouche présente un rebond de sommeil après une priva­tion (elle dort plus long­temps) et qu’elle pouvait être main­te­nue éveillée pendant une longue durée si on lui admi­nis­trait de la caféine ou des amphé­ta­mines. Plus surpre­nant encore, la mouche, tout comme l’Homme, présente des troubles de la mémoire lorsqu’elle ne dort pas suffi­sam­ment ! On peut donc parler de sommeil chez la mouche.

Le sommeil chez l’Homme
La durée et le rythme du sommeil varient entre les indi­vi­dus

Les besoins de sommeil sont diffé­rents entre les indi­vi­dus d’une même espèce. Comme l’illustre la figure 1 issue d’une enquête effec­tuée en France 2005, près de 60% de la popu­la­tion inter­ro­gée dort entre 7 – 8h par nuit. Il existe des petits dormeurs qui dorment 6h et moins (23%) et des grands dormeurs qui dorment plus de 9h (15% des indi­vi­dus). La biolo­gie, plus préci­sé­ment, des méca­nismes circa­diens (contrô­lés par l’horloge biolo­gique) et homéo­sta­tiques, sont à l’origine de la durée de notre sommeil.

La croyance que les gros dormeurs sont des fainéants et que les petits dormeurs sont des coura­geux doit dispa­raître ! Nous seule­ment elle est stupide car ne repose sur des croyances d’une autre époque, mais elle est poten­tiel­le­ment dange­reuse car restreindre volon­tai­re­ment sa durée de sommeil de manière chro­nique peut conduire aux symp­tômes que nous avons évoqués précé­dem­ment (fatigue, irri­ta­tion, …), mais plus grave encore, elle peut être à l’origine d’accidents causés par des attaques de sommeil (au volant ou au travail) et elle peut conduire à déve­lop­per des patho­lo­gies.

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Figure 1 : Durée moyenne du sommeil dans la popu­la­tion fran­çaise en 2006 (Sondage TNS-​Healthcare /​ Insti­tut de la Vigi­lance et du Sommeil réalisé auprès de 1004 personnes)

Le mal moderne des pays indus­tria­li­sées est le manque de sommeil. Il faut savoir qu’on dort en moyenne 1h30 de moins qu’au début du 20ème siècle. Puisque la dette de sommeil accu­mu­lée pendant la semaine se traduit géné­ra­le­ment par un rebond de sommeil pendant le week-​end, on a tendance à croire que cela ne pose pas de problème. Rien n’est moins sûr ! Les données actuelles suggèrent même le contraire, c’est-​à-​dire que la dette de sommeil n’est pas sans consé­quence sur la santé. Elle aurait un coût physio­lo­gique ! On pense à l’heure actuelle que la dette de sommeil est sans doute proche de 1h par jour, soit envi­ron 5h par semaine travaillée. Dormir plus le week-​end est capi­tal pour « épon­ger » une partie de la dette de sommeil accu­mu­lée durant la semaine, mais cela n’est peut être pas suffi­sant pour restau­rer tous les compar­ti­ments de l’organisme. Ce qui a été perdu est peut être perdu à tout jamais. Nous ne connais­sons pas à l’heure actuelle l’étendue des consé­quences d’un manque de sommeil chro­nique.

La quan­tité et la struc­ture du sommeil varient au cours de la vie.
La struc­ture du sommeil va se mettre en place progres­si­ve­ment pendant l’enfance. Le sommeil va deve­nir conso­lidé (c’est-​à-​dire en un seul épisode) avec la dispa­ri­tion de la sieste chez l’enfant (entre 4 et 6 ans en moyenne). Au cours de l’adolescence, le sommeil va progres­si­ve­ment se retar­der, au grand dam des parents qui verront leurs enfant se coucher bien trop tard pour pouvoir se réveiller frais et dispos le matin pour aller à l’école. Heureu­se­ment, la matu­ra­tion de l’horloge biolo­gique va corri­ger ce phéno­mène et le sommeil va se norma­li­ser chez le jeune adulte (les couche-​tard biolo­giques reste­ront des couche-​tard). La struc­ture interne du sommeil, se modi­fiera à l’age adulte avec le vieillis­se­ment. Avec l’âge, la quan­tité totale de sommeil nocturne dimi­nue et l’on peut voir se déve­lop­per chez certains un sommeil poly­pha­sique avec l’apparition d’une ou plusieurs siestes dans la jour­née. Le sommeil chez le sujet âgé sera souvent plus court et sa qualité moindre (on observe en parti­cu­lier une dimi­nu­tion de l’intensité du sommeil à ondes lentes et une augmen­ta­tion du nombre d’éveil). Tout comme on observe une dimi­nu­tion du besoin calo­rique au cours du vieillis­se­ment, il est légi­time de se deman­der si le besoin de sommeil ne dimi­nue pas de la même manière avec l’âge. Il semble toute­fois que ce ne soit pas le cas pour un grand nombre d’individus puisque entre 40 et 70% des personnes âgées se plaignent de troubles du sommeil.

Le sommeil dans la mala­die de Parkin­son
La mala­die de Parkin­son est bien connue pour ses pertur­ba­tions du contrôle moteur (trem­ble­ments, rigi­dité, akiné­sie). Ce qui est moins connu, ou en tout cas qui a mani­festé moins d’intérêt, sont les troubles du sommeil et des rythmes biolo­giques. Même si James Parkin­son dans son ouvrage « Assay on the Shaking Palsy » en 1817 écri­vait « le sommeil devient très perturbé », les symp­tômes nocturnes — présents chez 75% des patients — n’ont été étudiées qu’a partir des années 1960.

Troubles du sommeil
Les troubles du sommeil du patient Parkin­so­nien sont carac­té­ri­sés par des diffi­cul­tés d’en­dor­mis­se­ment, une insom­nie mati­nale, une frag­men­ta­tion impor­tante du sommeil (on peut obser­ver jusqu’à 40% de veille au cours de la nuit), une dimi­nu­tion de la durée du sommeil à ondes lentes et du sommeil para­doxal (voir la figure 2). Les troubles de la vigi­lance diurne accom­pagnent souvent la faible effi­ca­cité du sommeil. En bref, il est souvent diffi­cile pour le patient de s’endormir et de rester endormi la nuit alors que la jour­née il lui faut parfois lutter pour rester éveillé (ce qu’on appelle la somno­lence diurne exces­sive). Alors que chez le sujet sain le sommeil est répa­ra­teur, le patient Parkin­so­nien se réveille souvent fati­gué et peu reposé.

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Figure 2 : Evolu­tion des stades de sommeil (hypno­gramme) au court de la nuit lors d’un sommeil normal (en haut) et lors d’un sommeil frag­menté (en bas) comme par exemple chez le patient Parkin­so­nien. Le sommeil normal est carac­té­risé par la succes­sion de cycle de sommeil (ou alternent sommeil lent [stades 1, 2, 3, 4] et sommeil para­doxal [REM]). Le sommeil du patient Parkin­so­nien est frag­menté, c’est-​à-​dire instable ; les cycles de sommeil sont moins longs et l’éveil très présent.

Troubles des rythmes biolo­giques
En plus des troubles du sommeil, certaines études rapportent des pertur­ba­tions des rythmes biolo­giques chez le malade Parkin­so­nien. Une dimi­nu­tion de l’am­pli­tude des rythmes de tempé­ra­ture et de l’ac­ti­vité motrice ont été décrites. Les méca­nismes de régu­la­tion du système nerveux auto­nome sont pertur­bés et une perte du rythme de 24 h de la pres­sion arté­rielle liée à une hyper­ten­sion nocturne est obser­vée. Les systèmes hormo­naux sont semble-​t-​il aussi affec­tés : le corti­sol présente une dimi­nu­tion de l’am­pli­tude de son rythme de 24 h et la prolac­tine présente des niveaux nocturnes plus faibles. Des études récentes montrent que le siège de l’horloge biolo­gique (le noyau supra­chias­ma­tique) pour­rait subir une perte de certains neurones impli­qués dans son bon fonc­tion­ne­ment. De ce fait, les modi­fi­ca­tions des rythmes biolo­giques obser­vés dans la mala­die pour­raient être la consé­quence d’une alté­ra­tion de cette petite struc­ture.

Impact des trai­te­ments actuels sur le sommeil
Les trai­te­ments actuels visent prin­ci­pa­le­ment les symp­tômes moteurs. Ils sont évide­ments indis­pen­sables, toute­fois, leur impact sur le sommeil est loin d’être négli­geable. Les doses élevées de médi­ca­ments dopa­mi­ner­giques le soir augmentent la latence d’endormissement. Ils perturbent le sommeil de début de nuit mais peuvent augmen­ter la qualité du sommeil de la 2ème partie de la nuit. Utili­sés dans la jour­née ou en soirée, les agents dopa­mi­ner­giques peuvent induire des troubles de sommeil nouveaux (c’est-​à-​dire non liés à la mala­die mais au médi­ca­ment lui-​même) : rêves agités, cauche­mars et terreurs nocturnes (dans 30% des cas avec la L‑dopa). La L‑dopa en trai­te­ment chro­nique de longue durée peut induire des myoclo­nies nocturnes (des contrac­tions muscu­laires invo­lon­taires) et des mouve­ments pério­diques des jambes durant le sommeil. Enfin, les dyski­né­sies insom­nies, trem­ble­ments et rigi­di­tés sont trai­tés par de nombreux agents tels que : de faibles doses agonistes DA, des benzo­dia­zé­pines ou des anti­dé­pres­seurs tricy­cliques. Ces médi­ca­ments sont certes effi­caces contre ces symp­tômes mais ils possèdent malheu­reu­se­ment des effets secon­daires sur le sommeil.

La recherche actuelle : chro­no­bio­lo­gie et mala­die de Parkin­son
Ces vingt dernières années, les travaux scien­ti­fiques ont permis des avan­cées impor­tantes dans la compré­hen­sion, à la fois du déve­lop­pe­ment de la mala­die et du dysfonc­tion­ne­ment des struc­tures céré­brales atteintes. Toute­fois, on ne connaît toujours pas l’origine des troubles du sommeil, ni les approches qui pour­raient éviter ou ralen­tir leur déve­lop­pe­ment au cours de la mala­die. Dans le cadre d’un projet multi-​équipes de notre unité de recherche (faisant inter­ve­nir de nombreuses exper­tises dans des domaines diffé­rent allant des neuros­ciences à la biolo­gie des cellules souches), nous nous inté­res­sons, au sein du Dépar­te­ment de Chro­no­bio­lo­gie, tout parti­cu­liè­re­ment à l’apparition des troubles du sommeil et des rythmes biolo­giques dans la mala­die de Parkin­son. Nos projets de recherche visent en parti­cu­lier à étudier si ces troubles appa­raissent de manière précoce dans la mala­die et pour­raient ainsi consti­tuer des marqueurs permet­tant d’agir plus tôt et de propo­ser des trai­te­ments plus adap­tés que ceux exis­tant à l’heure actuelle. Nos projets visent aussi à mieux comprendre certains symp­tômes bien connus des patients et pour lesquels nous n’avons pas encore d’explication, par exemple :

  • Pour­quoi chez envi­ron 50% des patients, la sévé­rité des symp­tômes moteurs est elle plus faible le matin au réveil (un phéno­mène appelé “béné­fice du sommeil” ou sleep bene­fit en anglais) ?
  • Pour­quoi certains patients présentent des varia­tions diurnes marquées de la rigidité/​dystonie, qui est faible le matin au réveil avec une augmen­ta­tion progres­sive de la rigi­dité, des trem­ble­ments et de la dysar­thrie au cours de la jour­née ? Pour­quoi les symp­tômes sont-​ils amélio­rés par une sieste ?

Nous y travaillons. Nous pensons que l’horloge biolo­gique joue un rôle dans ces phéno­mènes. Si c’est la cas, alors des approches chro­no­bio­lo­giques pour­ront être testées. Dans tous les cas, restez à l’écoute, nous vous donne­rons prochai­ne­ment des nouvelles sur l’avancement de nos travaux.

Pour en savoir plus
Les lecteurs qui voudraient en savoir plus sur les méca­nismes du sommeil et des rythmes biolo­giques peuvent consul­ter les ouvrages suivants, ils sont desti­nés au grand public et ne néces­sitent aucunes connais­sances préa­lables :

* Sylvie Royant-​Parola, Claude Gron­fier, Joelle Adrien. Les méca­nismes du sommeil : rythmes et patho­lo­gies, Paris, Le Pommier/​Cité des sciences et de l’industrie, 2007
* Marie-​Josèphe Chal­la­mel, Marie Thirion. Le Sommeil, le rêve et l’enfant. Paris, Albin Michel, 2002.
* Michel Jouvet. Pour­quoi rêvons-​nous, pour­quoi dormons-​nous ? : où, quand, comment ? Paris, Odile Jacob, 2000.
* Sylvie Royant-​Parola, Comment retrou­ver le sommeil par soi-​même, Paris, Odile Jacob, 2002.

Remer­cie­ments
Un grand merci à Madame Colette Veguer pour son invi­ta­tion à Rennes et l’organisation de la Confé­rence du 14 mai 2007. L’organisation était parfaite, le public était nombreux et chaleu­reux, et la colla­tion qui a suivi était fort agréable. Merci aussi à Madame Jacque­line Géfard pour sa chaleu­reuse invi­ta­tion à contri­buer, par cet article, au jour­nal « Le Parkin­so­nien Indé­pen­dant ».

Dr Claude Gron­fier

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