Que se passe-t-il dans le cerveau quand on dort ?

Maturation cérébrale, traitement de l’information, apprentissage, mémorisation de tâches nouvelles, régulation des émotions : pendant le sommeil, notre cerveau s’attaque à des tâches stratégiques.

Si vous croyiez naïvement que votre organisme se repose tranquillement pendant que vous dormez, vous n’y êtes pas du tout. Alors que vous êtes blotti dans les bras de Morphée, votre cerveau, lui, est en pleine effervescence. Tout se passe comme si la nuit lui permettait d’effectuer une réinitialisation quotidienne.

Le sommeil correspond à une baisse de l’état de conscience séparant deux périodes d’éveil [1]. Il se caractérise par

• une perte de la vigilance,
• une diminution du tonus musculaire
• une conservation partielle de nos sens [2].

Au-delà de cette définition, le sommeil apparaît fondamental pour notre santé. Il régule de nombreuses fonctions parmi lesquelles :

• la cognition,
• l’humeur,
• le métabolisme,
• l’immunité, etc…

Le sommeil lent profond permet la récupération physique [3], le sommeil paradoxal la récupération psychique et la mémorisation des apprentissages [4]. Il joue également un rôle en matière de régulation des émotions. Le sommeil apparaît essentiel au bon fonctionnement du système nerveux central [5]. D’après les chercheurs, nos nuits jouent un rôle clé dans l’établissement et la consolidation de la connectivité neuronale [6].

Chez le très jeune enfant, le sommeil participe à la maturation de son cerveau. Le nourrisson ne connaît pas encore tout de suite l’alternance jour/nuit, ni un rythme circadien, mais un rythme ultradien qui se répète toutes les 3 à 4 heures. Ce n’est que vers 5 ou 6 mois que ses nuits s’allongent et que des cycles de sommeil plus réguliers s’installent.
Les besoins de sommeil du très jeune enfant sont très importants : 15 heures à vingt heures de sommeil par jour. Ces besoins diminuent progressivement. Ils ne sont plus que de 12 heures à 15 heures à un an puis de 10 heures à 12 heures dans la petite enfance. Ce repos permet la maturation du cerveau [7]. Les perturbations dans l'organisation du sommeil peuvent nuire au développement normal de l'enfant [8].

Le sommeil paradoxal ou sommeil REM (Rapid Eye Movement) constitue 60 à 80 % du temps total du sommeil du très jeune enfant [9]. Cette très grande quantité de sommeil paradoxal jouerait un rôle décisif dans la mise en place et le développement des circuits nerveux, la maturation du cerveau au cours de la vie fœtale et des tout premiers mois de la vie [10]. La corrélation très étroite entre la diminution rapide de la quantité de sommeil paradoxal au cours des premiers mois de la vie du jeune enfant et l'apparition de l'éveil calme semble corroborer cette hypothèse [11]. Les expériences de privations de sommeil paradoxal chez de jeunes bébés rats entraînent, à l'âge adulte, une augmentation du sommeil paradoxal, une anxiété anormale, une déficience sexuelle et, dans certains cas, une modification de l'architecture des structures nerveuses [12], [13].

Le saviez-vous ? : Le sommeil paradoxal se caractérise par des mouvements alternatifs rapides des globes oculaires, d’où son nom en anglais : REM sleep pour Rapid Eye Movement. L’activité cérébrale est intense pendant cette phase du sommeil. Les rêves y sont variés et riches en émotions et en personnages.

La plasticité cérébrale, c’est-à-dire la capacité de notre cerveau à modifier sa structure et sa fonction au cours du temps et en réponse à l’environnement, est au cœur de nos processus de mémorisation et plus généralement de nos apprentissages [14]. Le sommeil est fondamental pour ces mécanismes d’apprentissage et de mémorisation [15]. En amont, le sommeil prépare le cerveau à apprendre, à encoder de nouvelles informations, notamment au regard de nos fonctions d’attention. Ultérieurement, il va consolider ces apprentissages en une mémoire stable et durable [16]. Coupé de toute stimulation extérieure, le cerveau peut pendant la nuit trier et stocker les informations reçues dans la journée et organiser ces nouvelles connaissances.

D’après les données d’imagerie, on peut observer que lors de la nuit qui suit un nouvel apprentissage, une augmentation du nombre d’épines dendritiques, ces excroissances qui connectent les neurones entre eux et facilitent le passage d’informations de l’un à l’autre [17]. D’après les chercheurs, le sommeil profond à ondes lentes (sommeil NREM) permettrait la consolidation et la généralisation des connaissances, c’est-à-dire la mémoire déclarative, tandis que le sommeil paradoxal (sommeil REM) renforcerait les apprentissages perceptifs et moteurs, c’est-à-dire la mémoire procédurale [18].

Le sommeil participe également à la régulation des émotions, une fonction indispensable à notre équilibre psychique [19]. De nombreux troubles psychiatriques intègrent d’ailleurs des troubles dus sommeil dans leurs symptômes comme la dépression, les troubles bipolaires et les troubles anxieux [20]. Le manque de sommeil a des conséquences importantes sur nos humeurs, en majorant notamment l’irritabilité et l’impulsivité.

Le recours à l’imagerie a permis aux chercheurs de démontrer que la privation comme la restriction de sommeil modifie l’activité des circuits neuronaux responsables des émotions et de la motivation [21]. Ils ont également mis en évidence l’activation de circuits responsables des émotions (comme l’amygdale et le cortex préfrontal médian). À cet égard, les rêves pourraient jouer un rôle spécifique dans la régulation des émotions de la vie réelle. Leur fonction cathartique pourrait faciliter notamment la résolution de conflits interpersonnels [22].

À retenir :

• Le sommeil participe à la maturation cérébrale. La part très importante du sommeil paradoxal (sommeil REM) chez le jeune enfant jouerait un rôle décisif dans la mise en place et le développement des circuits nerveux.
• Le sommeil sert également à la gestion des informations, mémorisation et apprentissage
• Le sommeil occupe une place stratégique dans la régulation des émotions. Les rêves pourraient à cet égard jour un rôle clé.