La science parle du sommeil

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29
Mai

Cette partie science, destinée à la fois au grand public curieux et aux professionnels de santé, est rédigée par notre équipe scientifique. Elle reflète l’état des connaissances sur le sujet traité à sa date de mise à jour. L’évolution ultérieure des connaissances scientifiques peut la rendre en tout ou en partie caduque. Elle n’a pas vocation à se substituer aux recommandations et préconisations de votre médecin ou de votre pharmacien. Nous mettons régulièrement à jour nos textes pour refléter les dernières avancées et recommandations de la communauté scientifique. 

Selon l’enquête INSV / Fondation VINCI Autoroutes menée par OpinionWay en 2023 58% des Français se plaignent d’une difficulté de sommeil et 43% des Français déclarent souffrir d’au moins un trouble du sommeil et un peu plus 1/3 des Français n’est pas satisfait de la qualité de son sommeil (1). 

L’insomnie (20%) et les troubles du rythme du sommeil (17%) sont les plus cités suivis des apnées du sommeil (7%), le syndrome des jambes sans repos (5%), narcolepsie/hypersomnie (2%). 

Tabac  

L’effet négatif de la nicotine sur le sommeil reste moins connu. 

La nicotine agit comme un stimulant, qui impacte à la fois la durée et la qualité du sommeil, principalement à cause de ses effets pharmacologiques sur le cerveau.  

La nicotine vient stimuler les récepteurs cholinergiques dans notre cerveau, ce qui induit la libération d’un large éventail de neurotransmetteurs impliqués dans la régulation du sommeil et de l’éveil (dopamine, noradrénaline, sérotonine, acétylcholine, glutamate, GABA et b-endorphines). En favorisant la libération de ces neurotransmetteurs, la nicotine procure des sensations de stimulation et d’éveil (2-3). 

Les fumeurs sont plus nombreux que les non-fumeurs à avoir un sommeil trop court et de mauvaise qualité (4). Ils sont également plus susceptibles de souffrir d’un manque de sommeil et d’une somnolence importante (5-6). Contrairement à ce que beaucoup de fumeurs pensent, fumer provoque de plus grandes difficultés à s’endormir et à se réveiller (7). 

On sait que l’architecture du sommeil des fumeurs chroniques est modifiée, car on y retrouve une augmentation du sommeil léger et une diminution du sommeil lent profond ainsi qu’un temps de réveil nocturne plus long. Cela surviendrait surtout pendant la première partie de la nuit (8). 

D’autres troubles du sommeil ont été signalés parmi les fumeurs, notamment un risque accru de développer le syndrome des jambes sans repos, ou de l’apnée du sommeil. En effet, le tabagisme favorise les ronflements et les apnées obstructives du sommeil. 

Stress 

Le stress est une réponse de l’organisme aux exigences de l’environnement. Il s’agit donc d’une réaction défensive d’alarme qui signale à l’organisme que son bien être est menacé. Le stress est par conséquent un phénomène normal et neutre qui nous permet de nous adapter à certaines situations et exigences de la vie courante. En revanche, lorsque le stress perdure trop longtemps de manière trop intense et que le sujet ne trouve pas de solution, l’organisme s’épuise : c’est à ce moment que le stress devient pathologique. Il existe donc bien un bon stress, qui aide à s’adapter, et un mauvais stress où la personne est débordée et incapable de faire face. 

On sait qu’un stress chronique engendre des troubles du sommeil, des difficultés à l’endormissement et des réveils nocturnes. Cela est provoqué par une modification du fonctionnement de l’axe hypothalamo-hypophyso-surrénalien entraînant une augmentation du cortisol notamment le soir à un moment où physiologiquement il est au plus bas. Plusieurs études ont montré que cette augmentation du cortisol était source d’hyperactivité du système d’éveil et donc de plus nombreux éveils nocturnes fragmentant la nuit de sommeil et diminuant le caractère restaurateur du sommeil. 

A terme, ces troubles du sommeil engendrent fatigue diurne, une irritabilité, des problèmes relationnels etc… 

C’est-à-dire une véritable insomnie qui risque de se chroniciser. Insomnie et stress chronique sont des facteurs de dépression d’autant plus graves que les sujets sont préalablement fragiles. Il a également été montré que le stress associé a une privation chronique de sommeil étaient deux facteurs associés à une élévation des facteurs d’inflammation. 

Si la situation de stress se prolonge les protéines inflammatoires vont pouvoir pénétrer dans le cerveau et en modifier le fonctionnement induisant non seulement des troubles du sommeil mais aussi un déséquilibre entre nos pensées et actes rationnels et irrationnels. Le stress chronique et la perturbation du sommeil augmentent les peurs irrationnelles (9) 

Les recherches montrent que la génétique, les antécédents familiaux d’insomnie, le sexe féminin et le stress environnemental influencent la façon dont le système du sommeil réagit au stress 

Alimentation 

Il est important de prêter attention à son alimentation notamment le soir car nombre de personnes n’ont pas conscience des interactions entre le sommeil et l’alimentation or la façon dont nous mangeons influence notre sommeil et notre vigilance. 

Une proximité plus étroite entre l’heure du dîner et l’heure du coucher, surtout si elle dure moins de deux heures, entraîne une mauvaise qualité du sommeil en clair il est recommandé de dîner au moins deux heures avant le coucher et de ne pas s’allonger immédiatement après avoir consommé un repas (10-14). 

La planification des repas grâce aux stratégies de chrono nutrition, la consommation d’un régime riche en protéines et en acides aminés essentiels comme le tryptophane, la consommation de glucides à faible indice glycémique et la consommation de fruits riches en propriétés favorisant le sommeil. L’élimination de la nicotine, de l’alcool et de la caféine est importante pour le sommeil, mais dans la plupart des cas, limiter la consommation à au moins quatre heures avant le coucher permettra de mieux dormir (15) 

Écran et lumière bleue 

L’exposition à la lumière bleue des écrans stimule fortement les récepteurs de la rétine, envoyant de fait à l’horloge biologique un signal « de jour » qui retarde l’endormissement et induit un retard de phase. Même des signaux lumineux extrêmement minimes ont un impact, via une suppression de la sécrétion de mélatonine. 

De surcroît, à l’heure où l’activité intellectuelle et émotionnelle devrait diminuer, les réseaux, internet ou autres mails génèrent une excitation cognitive tout à fait préjudiciable au sommeil. Cette tension nuit au ralentissement nécessaire à l’instauration du sommeil et elle est relayée par “l’effet sentinelle” induit par les téléphones portables laissés allumés la nuit (16) 

Il est également important de souligner que le sommeil est influencé par de nombreux autres facteurs, à la fois intrinsèques et extrinsèques. Au niveau interne, la génétique, les hormones et les états pathologiques de l’esprit et du corps influencent également le sommeil. 

L’impact sur le sommeil 

Différents types de compléments alimentaires sont disponibles sur le marché. Par exemple, la mélatonine, une hormone circadienne produite par le cerveau humain la nuit, a un effet analgésique et antidépresseur et peut être utilisé pour traiter les troubles du sommeil sans aucun effets secondaires. En dehors de cela, des suppléments de vitamine D ont été utilisés pour traiter les troubles du sommeil. La L-théanine, un acide aminé, aurait un effet anti-stress et pourrait améliorer la qualité du sommeil (17). 

Les traitements conventionnels de l’insomnie impliquent souvent un traitement pharmacologique, comme les benzodiazépines et les hypnotiques non-benzodiazépines (18). Bien que ces médicaments puissent être efficaces à court terme, ils sont associés à divers effets secondaires, tels que la dépendance, la tolérance et les réactions indésirables (19). De plus, l’utilisation à long terme de ces hypnotiques peut entraîner une insomnie de rebond et des symptômes de sevrage à l’arrêt du traitement (20). 

Les compléments alimentaires à base de plantes et naturels ont naturellement gagné en popularité en tant que traitements alternatifs contre l’insomnie et les troubles du sommeil en raison de leur sécurité et de leur efficacité. 

Une récente revue de littérature (21) a conclu les choses suivantes : « les compléments alimentaires à base de plantes et de produits naturels peuvent offrir des alternatives prometteuses ou des traitements d’appoint pour les personnes souffrant d’insomnie et de troubles du sommeil », les auteurs ont particulièrement souligné les effets de la valériane, du houblon et de la mélatonine. 

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La mélatonine : un allié pour l’endormissement 

La mélatonine est une hormone produite par la glande pinéale qui régule le cycle veille-sommeil (22). La production endogène de mélatonine est régulée par le noyau suprachiasmatique de l’hypothalamus, qui reçoit des informations de la rétine sur le niveau de lumière ambiante (23) Les niveaux de mélatonine augmentent le soir, atteignant un pic au milieu de la nuit, puis diminuant au petit matin, favorisant l’éveil (24). 

Le principal mécanisme par lequel la mélatonine favorise le sommeil est son effet sur le cycle veille-sommeil, également appelé rythme circadien. La mélatonine se lie à des récepteurs spécifiques dans le noyau suprachiasmatique et d’autres régions cérébrales impliquées dans la régulation du sommeil, comme le thalamus et l’hypothalamus (25) La mélatonine aide à initier et à maintenir le sommeil en signalant ces régions cérébrales. 

Les suppléments de mélatonine ont été largement étudiés pour leurs effets sur l’insomnie, le décalage horaire et les troubles du sommeil liés au travail posté. Une méta-analyse de 19 essai contrôlés randomisés (ECR) a révélé que la supplémentation en mélatonine réduisait significativement la latence d’endormissement (temps d’endormissement) et augmentait la durée totale du sommeil par rapport au placebo chez les personnes souffrant d’insomnie primaire (26). Les auteurs ont noté que les effets de la mélatonine étaient plus prononcés chez les personnes âgées et les personnes atteintes du syndrome de retard de phase du sommeil. 

Une autre méta-analyse de 10 essais a étudié les effets de la mélatonine sur les symptômes du décalage horaire, notamment les troubles du sommeil (27) L’analyse a observé que la supplémentation en mélatonine réduisait considérablement les symptômes du décalage horaire, notamment la latence du sommeil et la fatigue diurne, par rapport au placebo. Des doses comprises entre 0,5 et 5 mg fonctionnent bien (5 mg aidant à s’endormir plus rapidement), mais des doses plus élevées ne sont pas plus bénéfiques. Un timing précis est crucial, car la prise précoce de mélatonine peut perturber l’adaptation à un nouveau fuseau horaire (28) 

Les données issues de méta-analyses et de revues systématiques montrent que la supplémentation en mélatonine est efficace pour réduire le temps d’endormissement, augmenter la durée totale du sommeil et améliorer la qualité du sommeil chez les personnes souffrant de trouble du sommeil tels que l’insomnie primaire, de décalage horaire ou de troubles du sommeil liés au travail posté. 

Les plantes relaxantes : valériane, passiflore, mélisse et eschscholzia

Valériane 

La valériane (Valeriana officinalis) est une plante à fleurs vivace originaire d’Europe et d’Asie qui est utilisée depuis longtemps comme sédatif et anxiolytique en médecine traditionnelle (29).  Les racines et les rhizomes de valériane contiennent un mélange complexe de composés, notamment de l’acide valérianique (ou acide pentanoïque), de l’acide isovalérianique et divers sesquiterpènes (famille des terpènes), connus pour contribuer à leurs effets somnifères (30) . L’acide valérianique a été identifié comme l’un des principaux composés actifs responsables des propriétés sédatives de la valériane (31). 

Le principal mécanisme d’action de la valériane impliquerait la modulation des récepteurs de l’acide gamma-aminobutyrique (GABA) dans le cerveau. Le GABA est le principal neurotransmetteur inhibiteur du système nerveux central et son activation favorise la relaxation et le sommeil (32). Des études in vitro ont démontré que l’acide valérianique et d’autres constituants de la valériane peuvent se lier aux récepteurs GABA et renforcer leur activité, ce qui entraîne des effets sédatifs (33). De plus, la valériane inhibe la dégradation enzymatique du GABA, prolongeant ainsi ses effets dans le cerveau (34) 

Une méta-analyse de 16 essais contrôlés randomisés (ECR) a rapporté que la valériane améliorait la qualité du sommeil par rapport au placebo (35) 

Dans une autre revue systématique et méta-analyse plus récente de 18 ECR, il a été rapporté que la valériane pourrait être une plante sûre et efficace pour favoriser le sommeil et prévenir les troubles associés. De plus, les bénéfices thérapeutiques pourraient être optimisés lorsqu’elle est associée à d’autres plantes médicinales appropriées (36) 

A noter que les personnes prenant des médicaments sédatifs doivent consulter un professionnel de la santé avant d’utiliser la valériane. 

Passiflore 

La passiflore ( Passiflora incarnata L.) est une plante vivace aux propriétés thérapeutiques documentées qui peut atteindre 10 m de haut et produit des fruits comestibles en forme d’œuf. L’espèce est originaire d’Amérique du Sud, d’Australie et d’Asie du Sud-Est. Elle est aujourd’hui cultivée pour fournir des matières premières à des fins pharmaceutiques. Passiflora incarnata est une source d’alcaloïdes, de composés phénoliques, de flavonoïdes et de glycosides cyanogènes. Les principaux composés phytochimiques présents dans la passiflore sont les flavonoïdes (apigénine, lutéoline, quercétine et kaempférol) et les glycosides flavonoïdes (vitexine, isovitexine, orientine et isoorientine) (37-38) 

Les essais cliniques n’ont révélé aucun risque pour la santé humaine liée à l’utilisation de Passiflora incarnata (39-40) 

L’utilisation de P. incarnata chez les personnes souffrant d’insomnie chronique peut produire un effet thérapeutique dans la gestion des troubles du sommeil, de la perte de mémoire et des maladies dégénératives du cerveau. La passiflore peut être utile dans le traitement de l’insomnie, grâce à son action sédative, grâce à laquelle la personne qui éprouve des difficultés à dormir sera plus susceptible de s’endormir (41). Globalement la passiflore montre des effets positifs dans les épisodes d’anxiété, d’agitation, d’insomnie et dans les états dépressifs (42) 

Dans une revue systématique et une méta analyse (sur 9 études) les auteurs ont fini par conclure que : L’effet anxiolytique de la passiflore est comparable à celui de médicaments tels que l’oxazépam ou le midazolam. Par conséquent, il s’agit d’une option thérapeutique efficace et sûr pour réduire la réactivité au stress, l’insomnie, l’anxiété et les comportements de type dépressif (43) 

Un extrait de passiflore incarnata à été étudié dans une récente étude clinique randomisée, en double aveugle et contrôlée par placebo (44), l’objectif de la présente étude était d’évaluer l’efficacité et la sécurité de SIVI (extrait de Passiflora incarnata ) dans la gestion du stress et des problèmes de sommeil chez les participants indiens. 

Résultats : L’extrait de Passiflora incarnata a montré une réduction statistiquement significative du score moyen de stress sur l’échelle de stress perçu et a augmenté de manière significative le score moyen du temps de sommeil total par rapport au placebo. La santé psychologique générale s’est avérée considérablement améliorée dans le groupe SIVI ( extrait de Passiflora incarnata ) par rapport au groupe placebo au jour 15 et au jour 30. SIVI ( extrait de Passiflora incarnata ) n’a montré aucun effet indésirable. 

Les auteurs concluent que l’extrait de Passiflora incarnata est bénéfique dans la gestion du stress et aide à améliorer la qualité du sommeil chez les sujets souffrant de stress et d’insomnie. 

Mélisse 

Parmi les nombreux produits botaniques signalés pour la psychopharmacologie, l’extrait de feuille de Melissa officinalis L. (MO), communément appelé menthe mélisse, est apparu comme un « agent calmant » naturel prometteur. Les principaux constituants chimiques responsables des effets pharmacologiques de la mélisse seraient divers polyphénols antioxydants (avec l’acide rosmarinique (RA) comme composé majeur (> 5 %) et des flavonoïdes, par exemple, la lutéoline-3′- O -glucuronide) et des terpènes (avec le citronellal, le néral et le géranial comme constituants les plus abondants), entre autres (45) 

Dans les études pharmacologiques modernes, divers essais cliniques sur l’homme (46-54) ont étudié les effets neurothérapeutiques de l’extrait de MO, la plupart des études rapportant ses propriétés antidépressives, anti-stress, anxiolytiques, anti-insomnie et anti-stress oxydatif (neuroprotectrices). Selon les preuves rapportées, les effets neuropharmacologiques de l’extrait de MO sont dus à ses diverses propriétés biologiques, à savoir ses propriétés GABAergiques (régulation positive de l’acide γ-amino butyrique (GABA) par inhibition de la GABA-transaminase (GABA-T)(55-56), affinité du récepteur GABA de type a (GABAA), modulation de la voie sérotoninergique et inhibition de l’acétylcholine estérase (AChE) et des enzymes monoamine oxydase (MAO) (57). 

Dans un essai clinique (57) prospectif, randomisé, en double aveugle et contrôlé par placebo les auteurs ont conclu que l’étude a fourni des preuves convaincantes des effets bénéfiques de la supplémentation en extrait de phospholipides MO sur la santé mentale, le bien-être et la qualité du sommeil. 

Eschscholzia 

Le pavot de Californie ( Eschscholzia californica Cham.) contient une variété de composés naturels, dont plusieurs alcaloïdes que l’on trouve exclusivement dans cette plante. En raison de ses effets sédatifs, anxiolytiques et analgésiques, cette plante est actuellement vendue en pharmacie dans de nombreux pays. Les propriétés sédatives et anxiolytiques des extraits d’E. californica (pavot de Californie) ont été démontrées dans plusieurs études précliniques (58-61) 

Les effets d’ E. californica résultent de sa composition chimique et en particulier de la présence d’alcaloïdes spécifiques, tels que la californidine et l’eschscholtzine (58). L’Eschscholtzia agirait en se liant aux récepteurs des benzodiazépines (62). 

Dans une étude observationnelle prospective sur un mélange de valériane et d’eschscholtzia (63) les auteurs suggèrent que le complément testé contenant des extraits d’eschscholtzia et de valériane pourrait être intéressant pour la prise en charge de l’insomnie. Une amélioration de la qualité et de la quantité du sommeil, ainsi qu’une diminution des troubles diurnes induits par l’insomnie ont été observées. 

Choisir judicieusement et utiliser efficacement les compléments alimentaires 

Les critères à prendre en compte pour faire votre choix : 

Pour choisir les compléments alimentaires destinés à améliorer le sommeil, il est essentiel de prendre en compte plusieurs critères : 

  • Ingrédients : La synergie entre les ingrédients est cruciale pour optimiser les effets. 
  • Dosage : Respecter la posologie minimale de chaque ingrédient est fondamental pour en tirer tous les bienfaits. 
  • Origine : Privilégiez des ingrédients de qualité et d’origine connue. 
  • Additifs : Vérifiez l’absence d’additifs chimiques indésirables. 
  • Durée de la cure : Déterminez la durée recommandée pour un usage optimal. 
  • Prix : Évaluez le rapport qualité-prix pour faire un choix éclairé. 

Ces éléments vous aideront à sélectionner le complément le plus adapté à vos besoins pour favoriser un sommeil réparateur. 

Pour les compléments alimentaires favorisant le sommeil la présence de mélatonine est un avantage considérable, la mélatonine à fait l’objet de très nombreuses études dans la littérature scientifique, ses effets sur le sommeil sont prouvés et largement documentés. L’EFSA a approuvé deux allégations de santé pour la mélatonine pour le sommeil : 

  • la mélatonine contribue à atténuer les effets du décalage horaire (pour au moins 0,5mg de mélatonine par jour) 
  • la mélatonine contribue à réduire le temps d’endormissement (au moins 1mg par jour) 

Des extraits de plantes supplémentaires venant renforcer l’effet de la mélatonine peuvent être ajoutés et seront également une aide non négligeable pour pallier les différents troubles du sommeil. Une récente revue de littérature a conclu que la combinaison de la valériane avec le houblon et la passiflore donnent les meilleurs résultats dans les essais cliniques pour traiter l’insomnie et l’anxiété (64). 

La valériane, la passiflore sont les deux plantes qui ressortent le plus dans la littérature scientifique, on peut également suggérer d’autres plantes qui sont études pour leur effet calmant/apaisant comme la mélisse, la camomille, l’eschscholzia ou le kava. 

Des vitamines/minéraux essentiel au sommeil peuvent également être intéressant pour venir renforcer la synergie. Le magnésium et la vitamine B6 ont tous deux un rôle dans le sommeil. 

Le magnésium intervient dans de nombreux mécanismes liés au sommeil : 

  • L’induction du sommeil et la chronobiologie 
  • La structuration du sommeil 
  • La qualité récupératrice du sommeil 
  • Les facteurs d’insomnie 

Le noyau préoptique ventrolatéral (VLPO) joue un rôle majeur dans le déclenchement du sommeil. Déclenché par l’accumulation quotidienne d’adénosine, le VLPO envoie aux centres de stimulation le signal d’arrêter la production d’histamine et d’autres neurotransmetteurs (dont l’un des principaux est la noradrénaline cérébrale) ; qui nous tiennent éveillés. Il se trouve que le magnésium est le modulateur physiologique de la sécrétion et de la sensibilité à la noradrénaline, et un puissant antihistaminique (65) 

Le glutamate est le principal neurotransmetteur excitateur du système nerveux, il est le précurseur du GABA qui lui à un effet sédatif, la conversion du glutamate en GABA nécessite de la pyridoxine (Vit B6) qui n’agit que lorsqu’elle est phosphorylée par le magnésium en pyridoxal phosphate (PLP) (66) 

De plus, la mélatonine qui régule le sommeil et le tryptophane, un de ses dérivés, requièrent du magnésium pour leur synthèse via la production d’ATP nécessaire à chaque étape et pour activer les vitamines B6, B9 et B12 qui sont les coenzymes essentielles à leur synthèse (67). 

Le déficit en magnésium est corrélé à un sommeil plus agité, une altération de l’architecture du sommeil en modifiant la durée et le rythme des phases de sommeil, en réduisant la durée du sommeil paradoxal et en augmentant les phénomènes de parasomnie (68). 

La vitamine B6, composée principalement de pyridoxine, de pyridoxal et de pyridoxamine, est une vitamine hydrosoluble dont les sources sont nombreuses. Le biomarqueur direct de la vitamine B6 le plus largement utilisé est le pyridoxal 5′-phosphate (PLP), qui est plus fiable et représentatif (69). 

En tant que coenzyme, le PLP favorise la conversion du tryptophane en 5-hydroxytryptamine (5-HT ou sérotonine) (70-71) qui est considéré comme un précurseur de la synthèse de la mélatonine (72-73), ce qui suggère que le PLP peut affecter le sommeil en étant un coenzyme impliqué dans la synthèse de mélatonine. (Plus précisément, le PLP participe à l’hydroxylation du tryptophane pour générer du 5-hydroxytryptophane (5-HTP) et à la décarboxylation pour produire du 5-HT) 

Le PLP peut affecter le système nerveux en participant à la synthèse de neurotransmetteurs (74), tels que le GABA, et pourraient donc être impliqués dans la régulation du sommeil (75). 

Le GABA (acide gamma-aminobutyrique) joue un rôle clé dans la régulation du sommeil en calmant l’activité du cerveau. C’est le principal neurotransmetteur inhibiteur du système nerveux central, ce qui signifie qu’il agit comme un « frein » sur les neurones pour réduire leur activité.  Les effets du GABA sur la réduction du stress et l’amélioration du sommeil ont été établis (76) 

Induction du sommeil : Le GABA inhibe les neurones qui maintiennent l’éveil, ce qui favorise la relaxation et permet à l’organisme de basculer vers un état de repos, facilitant ainsi l’endormissement. 

Maintien du sommeil : En calmant les signaux excitateurs dans le cerveau, le GABA aide à stabiliser les phases de sommeil, ce qui réduit les réveils nocturnes. Il favorise un sommeil plus continu et de meilleure qualité. 

Interaction avec d’autres substances : Le GABA interagit avec des récepteurs spécifiques (récepteurs GABA-A) qui sont également la cible de certains sédatifs et somnifères (comme les benzodiazépines ou les barbituriques). Ces médicaments augmentent l’effet du GABA, renforçant ainsi la sensation de calme et de sommeil. 

Le GABA aide à calmer le cerveau, à réduire le stress et l’anxiété, et à promouvoir un état de relaxation propice au sommeil, ce qui en fait un régulateur essentiel pour l’endormissement et la qualité du sommeil. 

Le sommeil humain se compose de deux phases principales : (1) le sommeil paradoxal (REM) et (2) le sommeil lent (NREM), qui est lui-même subdivisé en trois stades, N1 à N3. Chaque phase et chaque stade présentent des variations dans le tonus musculaire, les ondes cérébrales et les mouvements oculaires. Le corps passe par l’ensemble de ces phases environ 4 à 6 fois par nuit, chaque cycle durant en moyenne 90 minutes (78). 

Physiologie du sommeil

L’acide gamma-aminobutyrique (GABA) est le principal neurotransmetteur inhibiteur du système nerveux central (SNC). En se liant aux récepteurs GABA-A dans le cerveau, il favorise l’induction du sommeil(79). Les neurones promoteurs du sommeil, situés dans l’hypothalamus antérieur, libèrent du GABA, ce qui entraîne l’inhibition des zones cérébrales responsables de l’éveil, notamment dans l’hypothalamus et le tronc cérébral.(80) Par ailleurs, l’adénosine contribue également au sommeil en inhibant les neurones producteurs d’hypocrétine/orexine dans plusieurs régions du cerveau, telles que le prosencéphale basal, l’hypothalamus latéral et le noyau tubéro-mammillaire, tout en activant les neurones des zones préoptiques/hypothalamiques antérieures et ventrolatérales (81) 

Activités favorisant le sommeil

L’acide gamma-aminobutyrique (GABA) est le principal neurotransmetteur inhibiteur du système nerveux central (SNC). En se liant aux récepteurs GABA-A dans le cerveau, il favorise l’induction du sommeil(79). Les neurones promoteurs du sommeil, situés dans l’hypothalamus antérieur, libèrent du GABA, ce qui entraîne l’inhibition des zones cérébrales responsables de l’éveil, notamment dans l’hypothalamus et le tronc cérébral.(80) Par ailleurs, l’adénosine contribue également au sommeil en inhibant les neurones producteurs d’hypocrétine/orexine dans plusieurs régions du cerveau, telles que le prosencéphale basal, l’hypothalamus latéral et le noyau tubéro-mammillaire, tout en activant les neurones des zones préoptiques/hypothalamiques antérieures et ventrolatérales (81) 

Activités favorisant l’éveil

Les substances neurochimiques telles que l’acétylcholine (ACh), la dopamine, la noradrénaline, la sérotonine, l’histamine et les peptides hypocrétines collaborent pour maintenir l’état d’éveil(80). L’activité corticale d’ACh atteint son pic pendant les phases d’éveil et de sommeil paradoxal, tandis qu’elle est réduite au minimum pendant le sommeil non paradoxal (82). La sérotonine est libérée par les neurones du noyau dorsal du raphé, tandis que la noradrénaline provient des neurones du locus coeruleus. Ces neurones noradrénergiques jouent un rôle crucial en inhibant le sommeil paradoxal et en favorisant l’éveil, tout en interagissant avec plusieurs régions du cerveau, dont le thalamus, l’hypothalamus, le prosencéphale basal et le cortex, qui régulent l’état de veille. L’histamine est libérée par les neurones du noyau tubéromammillaire dans le thalamus postérieur. Enfin, les neurones à hypocrétine, situés dans l’hypothalamus dorsolatéral, communiquent avec les principales régions cérébrales responsables du maintien de l’éveil (81) 

La durée passée dans chaque stade de sommeil évolue à mesure que les individus vieillissent, reflétant souvent un déclin de la nécessité biologique globale de sommeil chez les individus au fil du temps. 

Tout-petits (de 1 à 3 ans) et enfants (de 3 à 9 ans)

Entre 2 et 5 ans, le temps de sommeil total nécessaire chaque jour diminue de 2 heures, passant de 13 à 11 heures. À 6 ans, les enfants manifestent des préférences en matière de phases de sommeil circadiennes et ont tendance à être des couche-tard ou des lève-tôt. Une étude a révélé que les enfants semblent avoir des latences de sommeil paradoxal plus longues que les adolescents et passent donc plus de temps au stade N3 (83) 

Adolescents (de 10 à 18 ans)

Les adolescents ont besoin de 9 à 10 heures de sommeil par nuit. En raison des divers changements pubertaires et hormonaux qui accompagnent le début de la puberté, le sommeil lent et le temps de latence du sommeil diminuent et le temps passé au stade N2 augmente. Vers le milieu de la puberté, la somnolence diurne est plus fréquente qu’aux premiers stades de la puberté (84)

Adultes (18 ans et plus)

Les adultes ont tendance à se coucher et à se réveiller plus tôt, et leur sommeil se consolide moins rapidement. Les adultes de 65 ans et plus se réveillent environ 1,5 heure plus tôt et dorment une heure plus tôt que les adultes de 20 à 30 ans (85) 

Différences entre les sexes

Les hommes ont tendance à passer plus de temps en sommeil de stade N1 et à connaître plus de réveils nocturnes, ce qui les rend plus susceptibles de souffrir de somnolence diurne. Les femmes maintiennent leur sommeil lent plus longtemps que les hommes et ont tendance à se plaindre plus souvent de difficultés à s’endormir. De plus, la somnolence diurne augmente pendant la grossesse et les premiers mois après l’accouchement (86) 

Le rythme circadien régule le cycle du sommeil, qui est régi par le noyau suprachiasmatique (SCN) de l’hypothalamus. Les noyaux GABAergiques favorisant le sommeil se trouvent dans le tronc cérébral, l’hypothalamus latéral et la zone préoptique (87) 

Les transitions entre les états de sommeil et d’éveil sont influencées par de multiples structures cérébrales, notamment : 

Hypothalamus : contrôle l’endormissement 

Hippocampe : région de la mémoire active pendant le rêve 

Amygdale : centre émotionnel actif pendant le rêve 

Thalamus : empêche les signaux sensoriels d’atteindre le cortex 

Formation réticulaire : régule la transition entre le sommeil et l’éveil 

Pont : favorise l’initiation du sommeil paradoxal. Les mouvements extra-oculaires qui se produisent pendant le sommeil paradoxal sont dus à l’activité du PPRF (formation réticulaire pontique paramédiane/centre conjugué du regard). 

Fonctions du sommeil

Le cycle du sommeil est régulé par le rythme circadien, qui est piloté par le SCN. Le rythme circadien contrôle également la libération nocturne d’hormone adrénocorticotrope (ACTH), de prolactine, de mélatonine et de noradrénaline (NE) (88) 

Bien qu’il soit évident que les humains ont besoin de sommeil, on ne sait pas encore exactement pourquoi le sommeil est un élément essentiel de la vie. On peut en déduire que la principale fonction du sommeil est de rétablir l’équilibre naturel entre les centres neuronaux, ce qui est nécessaire à la santé générale. Cependant, les fonctions physiologiques du sommeil restent un mystère et font l’objet de nombreuses recherches. Les hypothèses actuelles sur la fonction du sommeil sont les suivantes : 

  1. Maturation neuronale 
  1. Facilitation de l’apprentissage ou de la mémoire 
  1. Effacement ciblé des synapses pour « oublier » les informations sans importance qui pourraient encombrer le réseau synaptique 
  1. Cognition 
  1. Élimination des déchets métaboliques générés par l’activité neuronale dans le cerveau éveillé 
  1. Conservation de l’énergie métabolique (89) 

Mécanismes

Le sommeil se déroule en cinq phases : veille, N1, N2, N3 et REM. Les phases N1 à N3 sont considérées comme du sommeil non paradoxal (NREM), chaque phase menant à un sommeil progressivement plus profond. Environ 75 % du sommeil se déroule dans les phases NREM, la majorité étant passée dans la phase N2. (90)  Une nuit de sommeil typique se compose de 4 à 5 cycles de sommeil, la progression des phases de sommeil étant dans l’ordre suivant : N1, N2, N3, N2, REM. (91) Un cycle de sommeil complet dure environ 90 à 110 minutes. La première période REM est courte et, au fur et à mesure que la nuit avance, des périodes plus longues de REM et une diminution du temps de sommeil profond (NREM) se produisent. 

Physiopathologie

Apnée du sommeil 

Les personnes souffrant d’apnée du sommeil subissent un affaissement des voies respiratoires dans les états de sommeil plus profond, ce qui réduit leur temps de sommeil de stade N3 et de sommeil paradoxal. Cela entraîne une somnolence diurne excessive car le sommeil adéquat et efficace n’est pas obtenu tout au long de la nuit. Il existe deux types d’apnée du sommeil : centrale et obstructive. L’apnée centrale du sommeil se produit lorsque le cerveau ne parvient pas à envoyer de signaux aux muscles respiratoires pendant le sommeil. En revanche, l’apnée obstructive du sommeil est un problème mécanique dans lequel il y a un blocage partiel ou complet des voies respiratoires supérieures (92) 

Trouble du sommeil paradoxal 

Pendant le sommeil paradoxal, nous sommes généralement atones, ce qui signifie que nous ne bougeons pas en raison d’une paralysie musculaire temporaire. Si l’atonie temporaire du sommeil paradoxal est perturbée, il peut être possible de mettre en scène physiquement des rêves (souvent désagréables) avec des vocalisations et des mouvements brusques des membres. C’est ce qu’on appelle le trouble du sommeil paradoxal. La cause de ce trouble n’est pas entièrement connue, mais elle pourrait être associée à des troubles neurologiques dégénératifs tels que la maladie de Parkinson ou la démence à corps de Lewy.(93)  Il a également été démontré que l’utilisation d’antidépresseurs provoque un trouble du sommeil paradoxal (94) 

Narcolepsie 

La narcolepsie est un trouble du cycle du sommeil dans lequel les personnes présentent une somnolence diurne persistante et de brefs épisodes de faiblesse musculaire (cataplexie). Dans la narcolepsie, la régulation du sommeil est perturbée et les personnes ont tendance à sauter les phases initiales du sommeil et à tomber directement dans le sommeil paradoxal. Ces personnes peuvent entrer dans la phase paradoxale et faire des rêves pendant de courtes siestes. Cela limite leur quantité de sommeil dans la phase de sommeil profond N3 et provoque ainsi un rythme de sommeil irrégulier. Ces personnes peuvent subir une perte soudaine de force musculaire car les muscles du corps sont atones et paralysés dans la phase de sommeil paradoxal. Ces passages en sommeil paradoxal peuvent survenir à tout moment de la journée et durent généralement quelques secondes à quelques minutes (95) 

Somnambulisme 

Également connu sous le nom de somnambulisme, le somnambulisme est un phénomène courant chez les enfants d’âge scolaire. Ces personnes ont tendance à faire des mouvements intentionnels, mais ils ne réalisent pas leurs rêves. Les rêves se produisent pendant la phase REM du cycle de sommeil, au cours de laquelle le corps est complètement paralysé. Le somnambulisme se produit parce que le cycle du sommeil est encore en phase de maturation et que les cycles veille/sommeil appropriés ne sont pas encore régulés. Le somnambulisme est généralement associé à des comportements courants, tels que s’habiller, manger et uriner. Par conséquent, le somnambulisme se produit dans les phases de mouvements oculaires non rapides, généralement en N3 (96) 

Dépression 

Des études ont démontré que les personnes souffrant de dépression ont une augmentation de leur sommeil paradoxal total mais une diminution de leur latence REM (c’est-à-dire le temps entre le début du sommeil et le début de la première période REM) (97) 

Vieillissement 

Environ 43 % des personnes âgées rencontrent des difficultés à s’endormir et à rester endormies. Les personnes âgées ont tendance à souffrir d’insomnie et à se réveiller plus tôt, et plusieurs études émettent l’hypothèse que cela est dû au rythme circadien avancé qui accompagne l’âge. Cela entraîne une sécrétion irrégulière de mélatonine et de cortisol dans l’horloge circadienne. La diminution de la mélatonine peut être due à la détérioration progressive des noyaux hypothalamiques qui pilotent les rythmes circadiens. Les personnes âgées dorment 36 % de moins que les enfants à l’âge de 5 ans. Bien que la capacité à dormir devienne plus difficile, le besoin ne diminue pas. D’autres facteurs incluent une augmentation continue de la latence du sommeil et des réveils nocturnes, une incohérence des signaux externes tels que l’exposition à la lumière, des heures de repas irrégulières, une nycturie et une mobilité réduite, ce qui entraîne une réduction de l’exercice. Le changement le plus notable associé au vieillissement est la diminution progressive du temps passé en sommeil profond (98) 

Traumatisme crânien 

Des études ont montré que les personnes ayant subi un traumatisme crânien (TC) ont des latences d’endormissement plus longues, une durée totale de sommeil plus courte et des réveils nocturnes plus fréquents que les témoins. On a également constaté que les patients ayant subi un traumatisme crânien passaient moins de temps en sommeil paradoxal. Ces personnes signalent une mauvaise qualité de sommeil, davantage de dysfonctionnements diurnes et une utilisation accrue de somnifères (99) 

Les humains passent environ un tiers de leur vie à dormir, et il est donc important de comprendre la physiologie et la physiopathologie du sommeil et des cycles du sommeil. Le manque de sommeil affecte notre mémoire et notre capacité à penser clairement, et la privation de sommeil peut entraîner un dysfonctionnement neurologique, comme des sautes d’humeur et des hallucinations. Les personnes qui ne dorment pas suffisamment courent un risque plus élevé de développer une obésité, un diabète sucré et des maladies cardiovasculaires (100) 

Mélatonine

La mélatonine (153) est la principale hormone sécrétée par la glande pinéale. Des sources extra-pinéales de mélatonine ont été rapportées dans la rétine, les cellules de la moelle osseuse, les plaquettes, la peau, les lymphocytes, la glande de Harder, le cervelet et surtout dans le tube digestif des espèces vertébrées [101 – 108]. En effet, la mélatonine est présente mais peut également être synthétisée dans les cellules entérochromaffines ; la libération de mélatonine gastro-intestinale dans la circulation semble suivre la périodicité de la prise alimentaire, en particulier de la prise de tryptophane [101, 109].  

Il est à noter que la concentration de mélatonine dans le tube digestif dépasse les niveaux sanguins de 10 à 100 fois et qu’il y a au moins 400 fois plus de mélatonine dans le tube digestif que dans la glande pinéale [101]. La mélatonine dans le tube digestif des mammifères nouveau-nés et nourrissons est d’origine maternelle étant donné que la mélatonine pénètre facilement dans le placenta et est ensuite sécrétée dans le lait maternel [110-112]. 

La mélatonine est principalement synthétisée par les pinéalocytes à partir de l’acide aminé tryptophane, qui est hydroxylé (par la tryptophane-5-hydroxylase) en 5-hydroxytryptophane, puis décarboxylé (par la 5-hydroxytryptophane décarboxylase) en sérotonine. Deux enzymes, principalement présentes dans la glande pinéale, transforment la sérotonine en mélatonine [113,114] : 

La sérotonine est d’abord acétylée pour former la N -acétylsérotonine par l’arylalkylamine- N -acétyltransférase (AA-NAT, également appelée « Timezyme », est l’enzyme limitant la vitesse de synthèse de la mélatonine), puis la N -acétylsérotonine est méthylée par l’acétylsérotonine – O -méthyltransférase (ASMT, également appelée hydroxyindole- O -méthyltransférase ou HIOMT) pour former la mélatonine 

Les activités AA-NAT et ASMT sont toutes deux contrôlées par des projections noradrénergiques et neuropeptidergiques vers la glande pinéale [115]. La norépinéphrine, également appelée noradrénaline, active l’adénylate cyclase qui à son tour favorise les enzymes de biosynthèse de la mélatonine, en particulier l’AA-NAT [116]. Une fois synthétisée, la mélatonine est rapidement libérée dans la circulation systémique pour atteindre les tissus cibles centraux et périphériques. 

La synthèse et la sécrétion de mélatonine sont renforcées par l’obscurité et inhibées par la lumière [117]. 

L’information lumineuse est transmise de la rétine à la glande pinéale par le noyau suprachiasmatique (SCN) de l’hypothalamus. Chez l’homme, sa sécrétion débute peu après le coucher du soleil, atteint un pic au milieu de la nuit (entre 2 et 4 heures du matin) et diminue progressivement pendant la seconde moitié de la nuit [118]. Près de 80 % de la mélatonine est synthétisée la nuit, avec des concentrations sériques variant entre 80 et 120 pg/ml. Pendant la journée, les concentrations sériques sont faibles (10-20 pg/ml) [119]. 

Pharmacocinétique 

Après administration orale, le pic de concentration plasmatique survient dans les 60 minutes [120]. La diminution des concentrations plasmatiques est biphasique, avec une demi-vie respective de 2 et 20 minutes [121]. La prise d’une dose habituelle (soit 1 à 5 mg), permet d’obtenir dans l’heure qui suit l’ingestion des concentrations de mélatonine 10 à 100 fois supérieures au pic physiologique nocturne, avec un retour aux concentrations basales en 4 à 8 heures. 

Une étude de biodisponibilité réalisée chez quatre volontaires sains de sexe masculin [122] a montré un pic plasmatique de mélatonine variant entre 2 et 395 nmol/L et une demi-vie d’élimination de 47± 3 min (moyenne ± ET) après administration orale d’une dose de 500 µg. La biodisponibilité variait de 10 à 56 % (moyenne 33 %). 

Après administration intraveineuse ou orale, la mélatonine est rapidement métabolisée, principalement dans le foie et secondairement dans le rein. 

Mécanismes d’action 

La mélatonine agit par différentes voies moléculaires. La voie la mieux caractérisée est l’activation de deux types de récepteurs spécifiques de la membrane : les sites ML1 à haute affinité et les sites ML2 à faible affinité [123-124]. 

L’activation des récepteurs ML1, qui sont des récepteurs couplés aux protéines G [125], conduit à une inhibition de l’adénylate cyclase dans les cellules cibles. L’activation des récepteurs ML2, actuellement appelés MT3, conduit à l’hydrolyse des phospho-inositides. MT3 est exprimé dans diverses zones du cerveau et s’est avéré être l’enzyme quinone réductase 2 [126] 

La mélatonine a également une action intracellulaire en se liant, d’une part, à la calmoduline cytosolique [127], et d’autre part, à deux récepteurs de la famille des récepteurs nucléaires rétinoïdes Z [128]. Des récepteurs de la mélatonine ont été détectés dans plusieurs tissus centraux mais aussi périphériques, notamment le cœur et les artères, la glande surrénale, les reins, les poumons, le foie, la vésicule biliaire, l’intestin grêle, les adipocytes, les ovaires, l’utérus, le sein, la prostate et la peau [129]. 

Effets physiologiques 

La mélatonine régule les rythmes circadiens tels que le rythme veille-sommeil, les rythmes neuroendocriniens ou les cycles de température corporelle par son action sur les récepteurs MT1 et MT2 [119, 129-135]. 

L’ingestion de mélatonine induit de la fatigue, de la somnolence et une diminution de la latence d’endormissement [136]. Les rythmes circadiens perturbés sont associés à des troubles du sommeil et à une altération de la santé [137]. Par exemple, les enfants présentant de multiples difficultés développementales, neuropsychiatriques et de santé présentent souvent un déficit en mélatonine [138] 

 Lorsque les rythmes circadiens sont rétablis, le comportement, l’humeur, le développement, la fonction intellectuelle, la santé et même le contrôle des crises peuvent s’améliorer [137, 139]. 

La mélatonine est considérée comme un synchroniseur endogène et une molécule chronobiotique, c’est-à-dire une substance qui renforce les oscillations ou ajuste le timing de l’horloge biologique centrale située dans les noyaux suprachiasmatiques de l’hypothalamus pour stabiliser les rythmes corporels [140]. 

De plus, Pevet et Challet [141] considèrent la mélatonine à la fois comme la sortie de l’horloge maîtresse et comme le donneur de temps interne dans le réseau complexe des horloges circadiennes : en tant que sortie hormonale majeure, la mélatonine distribue, par son rythme quotidien de sécrétion, des signaux temporels aux nombreuses cibles tissulaires dotées de récepteurs de mélatonine, pilotant les rythmes circadiens dans certaines structures tissulaires telles que l’adénohypophyse ou synchronisant les oscillateurs périphériques tels que la glande surrénale fœtale mais aussi de nombreux autres tissus périphériques (pancréas, foie, rein, cœur, poumon, graisse, intestin, etc. ). Les rythmes circadiens, et plus précisément le réseau des horloges circadiennes, permettent l’organisation temporelle des fonctions biologiques en relation avec les changements environnementaux périodiques et reflètent donc l’adaptation à l’environnement. 

De plus, la mélatonine est impliquée dans la régulation de la pression artérielle et du système cardiovasculaire autonome, dans la régulation du système immunitaire mais aussi dans diverses fonctions physiologiques telles que les fonctions rétiniennes, la détoxification des radicaux libres et les actions antioxydantes via son action sur les récepteurs MT3 protégeant le cerveau du stress oxydatif [142-150]. 

Les actions antioxydantes de la mélatonine protègent également le tube digestif des ulcérations en réduisant la sécrétion d’acide chlorhydrique et les effets oxydants des acides biliaires sur l’épithélium intestinal, et en augmentant la sécrétion muqueuse duodénale de bicarbonate via son action sur les récepteurs MT2 (cette sécrétion alcaline est un mécanisme important de protection duodénale contre l’acide gastrique) ; la mélatonine prévient également les ulcérations du tube digestif en augmentant la microcirculation et en favorisant la régénération épithéliale [101,140] 

Chez l’homme, la mélatonine stimule la prolifération des cellules osseuses et la synthèse du collagène de type I dans ces cellules, et inhibe la résorption osseuse par une régulation négative de la formation et de l’activation des ostéoclastes médiées par RANKL [151-152]. 

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