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LE SOMMEIL. APPROCHE ELECTRO- PHYSIOLOGIQUE Approche qui sest greffée sur lapproche anatomique fonctionnelle (observation, ablation, section, lésion).

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1 LE SOMMEIL

2 APPROCHE ELECTRO- PHYSIOLOGIQUE Approche qui sest greffée sur lapproche anatomique fonctionnelle (observation, ablation, section, lésion). Son but est de définir la spécificité dune structure cérébrale par rapport à son fonctionnement électrique. Parmi les activités cérébrales accessibles à la périphérie, on peut recueillir 2 types dactivités électriques : - les activités spontanées : représentées par lactivité électrique cérébrale enregistrée dans les conditions normales - les activités évoquées : représentées par lactivité électrique cérébrale enregistrée dans des conditions particulières pour le sujet (exemple : potentiels évoqués cognitifs) Les activités spontanées Elles sont observables grâce à lélectroencéphalogramme (E.E.G.) qui mesure lactivité électrique du cortex cérébral, ou plutôt les fluctuations des émissions électriques entre 2 électrodes placée à une certaine distance lune de lautre sur le scalp. La contribution au signal de chaque neurone pris à titre individuel est extrêmement faible, et le signal doit traverser plusieurs couches de tissu non neuronal (méninges, LCR, os du crâne et peau) avant datteindre les électrodes. Aujourdhui, lE.E.G. est indispensable pour le diagnostic neurophysiologique car il permet de détecter lépilepsie, les tumeurs cérébrales, les abcès du cerveau, du tronc cérébral… LE.E.G. est aussi le principal outil détude du sommeil. électroencéphalogramme électrocorticogramme, où les électrodes sont directement placées sur le cortex.

3 Pour faciliter les comparaisons, il y a une standardisation de la position des électrodes et des conditions denregistrement : - les zones du scalp ont été classifiées selon les lobes en zone frontale, centrale, temporale, occipitale et pariétale ; droite, gauche et médiane - les électrodes sont suivies dun chiffre, impair étant par convention les électrodes placées du côté gauche (exemple : O1 = occipitale gauche ; Cz = centrale médiane ; F2 = frontale droite) LE.E.G. présente cependant des inconvénients : si on place des électrodes directement en contact avec le cortex, les ondes recueillies sont 10 fois plus amples que celles recueillies par des électrodes placées sur le scalp (besoin damplificateurs pour pouvoir observer la réponse). Une électrode posée sur le scalp est en contact avec environ neurones. Chez lHomme, on observe différentes ondes cérébrales : - les ondes β (bêta) - les ondes α (alpha) - les ondes θ (thêta) - les ondes δ (delta) La forme des ondes dépend du degré de vigilance du sujet, et le tracé E.E.G. change radicalement daspect en fonction de létat de sommeil et déveil. En règle générale : - yeux ouverts = ondes de faible amplitude et de haute fréquence (ondes à rythme rapide) - yeux fermés = ondes de grande amplitude et de basse fréquence (ondes à rythme lent)

4 Les principales activités électriques de lE.E.G. Ondes de rythme β : ce sont les rythmes les plus rapides - fréquence = Hz (cycle / seconde) - amplitude = < 25µV - rythme asynchrone, qualifié de désynchrone, par rapport à lensemble du rythme cortical - on lobserve pendant léveil, les yeux ouverts et pendant le sommeil paradoxal (rêves) Ondes de rythme α : - fréquence = 8-12 Hz - amplitude = ~ 50 µV - rythme synchronisé - on lobserve dans létat déveil au repos les yeux fermés (adulte en bonne santé) - si le sujet ouvre les yeux, le rythme α disparaît et on parle de réaction darrêt, pour passer au rythme β - quand le sujet ouvre les yeux, 3 situations peuvent se produire : - dans 80 % des cas, le rythme α disparaît : on parle de « sujet α-réactif » - dans 10 % des cas, le rythme α persiste : on parle de sujet α-persistant » - dans 10 % des cas, on observe très peu dondes α : on parle de « sujet α-minus » - les ondes α disparaissent dans le sommeil Ondes de rythme θ : - fréquence = 4-7 Hz - amplitude = > 50 µV - on lobserve pendant le sommeil lent de stade 1 (SL1) chez ladulte sain, ou pendant léveil chez les patients présentant certaines affections cérébrales

5 Ondes de rythme δ : - fréquence = très faible : Hz - amplitude = > 50 µV et > à lamplitude des ondes θ - on observe ces ondes lentes chez ladulte sain pendant le sommeil lent profond (SL3 et SL4) ; si le rythme δ sobserve en dehors de ces circonstances, on est en présence dune grave affection cérébrale Conclusion : les rythmes - de haute fréquence / faible amplitude = vigilance – éveil – phases de rêve du sommeil - de basse fréquence / grande amplitude = phases du sommeil sans rêve – état physiologique du coma Avec lapparition de ces différents types dondes sur lE.E.G., on peut définir 3 états fonctionnels du cerveau : - létat de veille - létat de sommeil lent - létat de sommeil paradoxal Problèmes de crises : « décharges hyper-synchrones anormales » ; si les crises se répètent, on parle de crise dépilepsie. Lépilepsie nest pas tant une maladie en elle-même, mais le symptôme dune maladie (tumeur, infection, troubles métaboliques,…). Les crises isolées ne sont pas rares : 7 à 10 % de la population globale a au moins 1 crise une fois dans sa vie.

6 LE SOMMEIL HUMAIN Sommeil = état dinconscience immédiatement réversible par des stimulations sensorielles. Il existe différents stades dans le sommeil humain, révélés par lexpérience chez les sujets sains en laboratoire : E.E.G. (électroencéphalogramme), E.M.G. (électromyogramme), E.O.G. (électro- oculogramme). Le sommeil est divisé en 2 parties : - le sommeil lent = SL, qui comporte 4 stades - le sommeil paradoxal = SL Au coucher Avant de dormir, le sujet a les yeux fermés et il se trouve dans un état de veille au repos : - EEG = le rythme α prédomine - EMG = activité tonique des muscles posturaux de la nuque - EOG = le sujet a une alternance de mouvements oculaires rapides et de mouvements lents - les fréquences cardiaque et respiratoire sont relativement stables

7 Le sommeil lent Il représente 75 % du sommeil total. EEG : rythmes lents et de très grande amplitude. Sommeil lent = état fait pour le repos - tension musculaire diminuée - température et consommation dénergie du corps diminuées - fréquences cardiaque et respiratoire diminuées (travail du système nerveux parasympathique) Divisé en 4 stades nommés de 1 à 4 : - Sommeil Lent 1 - stade de lendormissement - seuil de réveil relativement bas : un faible stimulus sensoriel peut suffire à provoquer le réveil - EEG : le rythme α disparaît pour laisser la place à des ondes θ peu prononcées de faible amplitude - EMG : le tonus musculaire diminue légèrement mais apparaît encore nettement - EOG : lents balancements des globes oculaires - FC : elle diminue légèrement mais reste régulière - FR : irrégulière avec quelques apnées dune 10ène de secondes

8 - Sommeil Lent 2 - début du sommeil proprement dit, mais il reste léger - la conscience du sujet est totalement abolie - le seuil déveil est augmenté - EEG : les ondes θ disparaissent progressivement et laissent la place à des ondes particulières que lon appelle « les fuseaux du sommeil » : ce sont des ondes à fréquence rapide (12 à 14 Hz) que représentent un type spécifique dinteraction entre le thalamus et le cortex cérébral + complexe K ; les complexes K sont des ondes rapides de grande amplitude qui ressemblent à la lettre « K » et qui apparaissent sous linfluence dun son, dun bruit, ce qui traduit que le sujet nest pas profondément endormi - EMG : le tonus musculaire est très diminué - EOG : aucun mouvement oculaire - FC : ralentie, régulière - FR : il peut exister une légère arythmie respiratoire (quelques apnées) - Sommeil Lent 3 - sommeil modérément profond - la conscience du sujet reste totalement abolie - le seuil déveil augmente encore - EEG : il y a disparition des fuseaux du sommeil et lapparition dondes δ - EMG : on note une très discrète activité musculaire - EOG : pas de mouvements oculaires - FC / FR : le cœur et la respiration ont une fréquence stable et particulièrement régulière

9 - Sommeil Lent 4 - sommeil profond - la conscience reste totalement abolie - le seuil déveil reste élevé - pendant 10 à 30 minutes, le sujet se trouve dans un sommeil profond, puis après le stade 4, le sujet entre dans un sommeil paradoxal - EEG : on observe des ondes δ larges et lentes - EMG : très discrète activité musculaire - EOG : aucune activité oculaire - FC / FR : le cœur et la respiration ont une fréquence stable et particulièrement régulière Le sommeil paradoxal - 25 % du sommeil total - cest le sommeil du rêve - il intervient après les différents stades du sommeil lent - EEG : quasi-identique à celui dun sujet éveillé et actif, bien que le sujet se trouve en fait dans un état de sommeil profond (difficile de se réveiller) : activité rapide et peu ample du cerveau = rythme β - EMG : atonie posturale complète - EOG : bouffées de mouvements oculaires, en saccades subcontinues qui peuvent durer quelques minutes, disparaissent puis réapparaissent : 2 types de sommeil paradoxal - phasique avec des mouvements oculaires - tonique sans mouvements oculaires - FC : assez irrégulière avec alternance de bradycardie / tachycardie - FR : très irrégulière, avec alternance tachypnée / bradypnée et apnée - le sommeil profond est un sommeil que lon qualifie de REM (Rapid Eye Movement) car cest un sommeil actif, par opposition au sommeil lent, qui est qualifié de non-REM

10 Déroulement rythmique du sommeil La séquence de lactivité EEG au cours dun sommeil nocturne suit un schéma prévisible : - endormissement SL1 SL2 SL3 SL4 ~ 60 minutes - changement brutal entre le SL4 et le SP ~ entre 70 et 90 minutes après lendormissement - après le début du 1 er épisode du SP (~ 10 min), on retourne au cycle SL2 SL3 SL4 SP ~ 90 minutes - le cycle alternatif SP-SL se répète ~ 4-5 fois au cours du sommeil nocturne (~ 8 heures) A lexception du 1 er épisode de SP, le SP dure en moyenne 20 à 30 minutes. La durée dun cycle SL6SP fait ~ 90 minutes. Au fil de la nuit : - le sommeil lent est moins profond - les SL4 sont moins longs et ont même tendance à disparaître - les phases de SP sallongent ; elles sont de plus en plus longues au fur et à mesure quon sapproche du petit matin (5-7 heures)

11 LES MECANISMES NEURONAUX DU SOMMEIL Jusquen 1940, le sommeil était considéré comme un mécanisme passif = priver le cerveau dinformations sensorielles provoque lendormissement : FAUX. Si on bloque lactivité des afférences sensorielles du cerveau de lanimal, les cycles de veille et de sommeil persistent. Sommeil = processus actif qui met en jeu diverses régions du cerveau. Les mécanismes neuronaux du sommeil ne sont pas bien connus, mais les principes de base sont les suivants : - les neurones les plus impliqués dans le contrôle du sommeil et de léveil dont partie des différents modulateurs diffus (difficilement localisables) - les neurones modulateurs du tronc cérébral sont actifs pendant léveil et accentuent cet état (sécrétion de noradrénaline et de sérotonine) - les systèmes modulateurs diffus contrôlent les activités rythmiques du thalamus, les rythmes lents du thalamus associés au sommeil et bloquent apparemment le flux des informations sensorielles vers le cortex - dans le sommeil, des systèmes modulateurs descendants entrent également en jeu, par exemple pour inhiber les neurones moteurs au cours du rêve


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