Pourquoi les humains dorment et ce qui se passe dans le cerveau et le corps la nuit

Les scientifiques débattent toujours de la raison évolutive unique pour laquelle les humains dorment environ un tiers de leur vie, mais des décennies de recherche ont cartographié en détail ce que le cerveau et le corps font réellement pendant le sommeil. Deux processus dominent : le cerveau traverse des étapes électriques distinctes, et au cours de la nuit, il effectue un travail de maintenance qui est difficile à effectuer pendant qu'on est éveillé.

La nuit est construite à partir de cycles répétés de 90 minutes

Le sommeil alterne entre le sommeil non-REM (NREM) et le sommeil REM (mouvement rapide des yeux), selon l'Institut national américain de la santé de l'enfant et du développement humain (NICHD). Le NREM lui-même a trois stades : le stade 1 est la brève transition vers le sommeil ; le stade 2 apporte des ondes cérébrales plus lentes et une baisse de la température corporelle ; le stade 3 est un sommeil profond, marqué par la fréquence cardiaque et la respiration les plus lentes et la libération d'hormone de croissance pour la réparation des tissus.

Le sommeil REM commence environ 90 minutes après s'être endormi. Les yeux se déplacent rapidement, la respiration devient rapide et irrégulière, la plupart des muscles sont temporairement paralysés, et le cerveau devient hautement actif, un état que le NICHD lie à l'apprentissage et à la consolidation de la mémoire. Un cycle complet NREM-REM dure environ 90 minutes et se répète plusieurs fois au cours de la nuit, selon la Sleep Foundation, une organisation à but non lucratif d'information sur la santé. Le sommeil profond domine les premiers cycles ; à mesure que la nuit avance, le sommeil profond raccourcit tandis que les périodes REM s'allongent, de sorte qu'aux cycles finaux, un dormeur passe presque tout son temps au stade 2 et REM, selon le NICHD.

Au cours d'une nuit complète, le sommeil NREM représente 75 à 80 pour cent du temps de sommeil total, le stade 2 seul représentant environ la moitié, rapporte la Sleep Foundation. Le sommeil REM représente le reste.

Le cerveau rétrécit légèrement pour se nettoyer

L'une des découvertes fonctionnelles les plus claires est venue d'une étude de 2013 dans la revue Science dirigée par l'équipe de la neuroscientifique Maiken Nedergaard de l'Université de Rochester. Les chercheurs ont identifié ce qu'ils ont nommé le système glymphatique, un réseau qui utilise le liquide cérébrospinal circulant à travers les canaux autour des vaisseaux sanguins pour éliminer les déchets métaboliques du tissu cérébral, selon un compte rendu du Centre médical de l'Université de Rochester (URMC) du travail.

L'équipe a constaté que les cellules cérébrales rétrécissent d'environ 60 pour cent pendant le sommeil, ouvrant plus d'espace entre les cellules pour que le fluide circule, et que le système était presque dix fois plus actif pendant le sommeil que pendant la veille, a rapporté l'URMC. Dans la même étude, les cerveaux endormis ont éliminé plus d'amyloïde-bêta, une protéine associée à la maladie d'Alzheimer, que les cerveaux éveillés. Le neurotransmetteur norépinéphrine semble aider à déclencher le changement de taille des cellules, selon le même compte rendu, bien que les chercheurs notent que le tableau réglementaire complet est encore en cours d'élaboration.

Deux horloges séparées décident quand vous avez sommeil

Le timing du sommeil est gouverné par deux systèmes qui interagissent, selon BrainFacts.org, une ressource d'éducation publique de sociétés de neurosciences incluant la Société pour la Neuroscience. Le premier est l'horloge circadienne, dirigée par le noyau suprachiasmatique (SCN), un groupe de cellules nerveuses dans l'hypothalamus. Les cellules du SCN portent des « protéines d'horloge » qui s'écoulent environ toutes les 24 heures et reçoivent les signaux lumineux directement de la rétine, ce qui est pourquoi l'horloge peut être réinitialisée par l'exposition à la lumière du jour ou en traversant les fuseaux horaires.

Le deuxième système est la pression homeostasique du sommeil, entraînée par l'adénosine, un produit chimique qui s'accumule dans le cerveau plus longtemps une personne reste éveillée. Lorsque l'adénosine se lie aux récepteurs sur les cellules cérébrales liées à l'excitation, elle atténue leur activité et augmente la somnolence ; le sommeil efface l'accumulation. La caféine fonctionne en bloquant ces mêmes récepteurs d'adénosine, ce qui explique pourquoi elle retarde la sensation de somnolence sans éliminer la dette de sommeil sous-jacente, selon BrainFacts.org.

Combien de sommeil est recommandé et ce qui se passe sans lui

Les Centres américains de contrôle et de prévention des maladies (CDC) publient une orientation sur la durée du sommeil basée sur l'âge, reproduite ci-dessous.

Le CDC déclare que le fait de dormir régulièrement moins que la quantité recommandée est associé à un risque plus élevé de diabète de type 2, de maladie cardiaque, d'hypertension artérielle et d'accident vasculaire cérébral, et qu'un sommeil adéquat est lié à moins de maladies, une meilleure régulation de l'humeur et un risque plus faible d'accidents de la circulation.

Ce qui reste inconnu

Les résultats du nettoyage glymphatique proviennent d'études chez la souris ; le compte rendu de l'URMC note que le mécanisme est considéré comme une explication plausible pour une partie de la fonction restauratrice du sommeil chez les humains, et que confirmer son rôle exact dans la maladie neurodégénérative humaine reste un domaine actif de recherche. De même, les agences notamment le NICHD décrivent la consolidation de la mémoire et la réparation des tissus comme des associations établies d'étapes spécifiques du sommeil plutôt que comme un seul objectif prouvé du sommeil dans son ensemble.