Fonctions du sommeil paradoxal

INTRODUCTION

Théories neurobiologiques:

• Support neurobiologique du rêve (ondes PGO)

• Le rêve est le premier état de conscience qui apparaît au cours de l'ontogénèse (donc il ne peut pas être l'accomplissement de désirs refoulés)

• Le rêve est une activité automatique qui précède le développement de la conscience.
• Le rêve pourrait servir au développement cérébral et/ou dans la mémorisation et l'apprentissage.

I. Phylogénèse du sommeil paradoxal
Théorie sur la programmation endogène des comportements (les comportements dont instinctifs seraient programmés pendant le rêve).

I.1> Rôle sur le développement cérébral

On constate que plus l'individu est jeune, plus il dort et aussi plus l'organisme est immature et plus la quantité de sommeil paradoxal est importante.

Chez des animaux immatures comme le chat et le rat le sommeil paradoxal va diminuer au cours de la vie.

Mais chez les espèces matures le sommeil paradoxal est important à la période prénatale puis de la naissance à la mort ça ne va quasiment pas changer.

Voyons chez l'homme

Une forte corrélation entre quantité de sommeil paradoxal et maturation cérébrale.

Il semblerait que le sommeil paradoxal joue un rôle important lors de la synaptogénèse.

Chez le nourrisson le sommeil paradoxal joue comme stimulateur endogène qui va remplacer un peu l'environnement.

Si on supprime le sommeil paradoxal chez des animaux leurs cortex sera moins épais que chez un animal témoin mais pourtant le nombre de neurones st pour ainsi sire identique. Donc diminution du nombre de connexions, synaptogénèse moins efficace.

Un animal élevé dans un environnement pauvre (peu de stimulations) aura un cortex moins épais.

II. Sommeil paradoxal et mémoire de l'individu

II.1Approche comportementale de la relation sommeil-apprentissage
Un apprentissage d'une liste de mot est meilleure quand elle est suivi du sommeil.
Le sommeil favoriserait le traitement de l'information.
Est-ce que cet effet est conséquence du sommeil paradoxal?

II.1.1> Est ce que la privation de sommeil paradoxal perturbe l'apprentissage?

On a fait une privation de sommeil paradoxal. On dispose un labyrinthe de 3 compartiments et on met de la nourriture dans une des branches du compartiment.

On va comparer les performances des animaux privés de sommeil paradoxal avec les témoins (non privés).

Résultats:

Les animaux témoins atteignent 99% et ceux privés de sommeil paradoxal 97%

Donc pour l'instant pas de différence significative.

Si on complexifie l'apprentissage:

- Les animaux témoins 84%de réussite

- Les animaux privés de sommeil paradoxal: 52%de réussite

→ La privation de sommeil paradoxal n'a pas d'effets sur les apprentissages simples mais de l'effet sur les apprentissages complexe. Donc la privation de sommeil paradoxal entraîne une perturbation de l'apprentissage complexe.

II.1.2> Est ce que la quantité de sommeil paradaxal varie au cours de l'apprentissage?

Comme dans la piscine de Morris l'animal (le rat) doit retrouver l'ilot.

Dans un premier temps il dépasse et l'animal peut le voir.

Résultats:

Avant apprentissage: et après apprentissage: la quantité de sommeil paradoxal varie très peu (non significativement).

Si on rend l'apprentissage complexe (l'animal ne voit pas l'ilot) bien la quantité de sommeil paradoxal est beaucoup plus importante (x10) donc les apprentissages simples ne modifient pas la quantité de sommeil paradoxal mais les apprentissages complexes en induisent une augmentation significative.

→Il existe une relation entre le sommeil paradoxal et a complexité de l'apprentissage.

II.1.3>Pourquoi seuls les apprentissages complexes sont ils favorisés par le sommeil paradoxal?

Les apprentissages simples impliquent des réponses simples et des comportements conditionnés.

Un neurone A active un neurone B qui donne une réponse simple.

Mais les apprentissages complexes impliquent l'élaboration de stratégies qui sont nouvelles pour l'animal.

Le neurone A active le neurone B mais en suivant un trajet plus complexe. Dans cette situation les circuits nerveux se sont formés au cours de l'apprentissage. Seuls ces circuits nerveux sont soumis à l'effet du sommeil paradoxal..

Toutes les expériences ont montré que le sommeil paradoxal favorise l'apprentissage et notamment les apprentissages complexes.

II.2> Approche génétique de la relation sommeil-apprentissage

Cette relation entre sommeil paradoxal et mémoire peut être étudié par méthode génétique.

On prend 2 souris de souches différentes:

Les souris A ont toutes le même patrimoine génétique et les souris B aussi mais les deux souches sont génétiquement différentes.

La courbe d'apprentissage chez R nous montre qu'elle atteint un taux de performance au bout de 5 séances et B6 au bout de 10 séances environ.

Est ce que le sommeil paradoxal varie chez ces différentes souches de souris?

Chez BR l'augmentation de sommeil paradoxal est de 10% chez B6 elle est de 8%.

Les gains de sommeil paradoxal sont en blanc au dessus des diagrammes, ils sont non colorés

Dans la privation de sommeil à droite, la courbe d'apprentissage de B6 n'a quasiment pas été modifié mais la privation de sommeil paradoxal chez BR affect sa performance.

Le sommeil paradoxal favorise l'acquisition de nouvelles informations

Conclusion:

Le sommeil paradoxal favorise les apprentissages et leur vitesses d'acquisition. Il joue donc un rôle important dans la mémorisation.

II.3> Plus

Toutefois il existe des arguments contre:

- On sait que la mémorisation se situe en grande partie dans l'hippocampe (siège d'une neurogénèse continue, donc il produit des neurones en permanence contrairement à l'ancienne idée reçue).

A partir de là certains chercheurs ont montrés que la privation de sommeil paradoxal entraîne un stress chez l'animal et ce stress induit la sécrétion d'hormones: les corticostéroïdes (hormone de stress). Et ces corticostéroïdes agissent sur l'hippocampe et inhibent la neurogénèse et cette inhibition va induire des perturbations de la mémoire.

- Les arguments contre disent que ce n'est pas la privation de sommeil paradoxal qui induisent cela mais donc le stress provoqués et les corticostéroides.

- Les antidépresseurs suppriment le sommeil paradoxal or toutes les études cliniques montrent que toutes les personnes qui sont sous antidépresseurs n'ont pas de troubles de la mémoire donc le sommeil paradoxal n'induirait pas d'altération des fonctions mnésiques.

Donc selon la théorie actuelle le sommeil favorise la mémorisation car il renforce les connexions synaptiques. Elle a a été montrée grâce aux techniques d'imagerie cérébrale.

Les sujets doivent s'orienter dans une ville virtuelle et ils apprennent à localiser des lieux.

Par TEP on peut visualiser les zones qui s'activent, on constate une activation de l'hippocampe; Puis quand on regarde pendant le sommeil on obtient à nouveau une activation au niveau de l'hippocampe. Les mêmes zones cérébrales qui étaient activés pendant l'apprentissage comme si le cerveau « révisait » en fait il renforce les circuits nerveux.

CONCLUSION:

Toutes les expériences montrent que le sommeil favorise la mémorisation mais on ne peut affirmer avec certitude que c'est le sommeil paradoxal

III. Someil paradoxal et mémoire de l'espèce

III.1>Théorie de la programmation endogène

Cette théorie (de Michel Jouvet) met en relation le sommeil paradoxal pas avec la mémoire de l'individu mais avec la mémoire de l'espèce. Cette théorie est basée sur la phylogenèse du sommeil paradoxal au cours de l'évolution et elle est basée également sur des observations comportementales.

A partir de ces 2 axes de recherches:

- Le sommeil paradoxal permettrait à une information contenue dans les gènes qui sera traduite dans les circuits nerveux nécessaires au comportement innée de l'espèce.

- Le sommeil paradoxal serait responsable de la programmation génétique des comportements.

Quels éléments pour étayer cette hypothèse?

Si on compare les vertébrés inférieurs (exemple: serpent) avec les vertébrés supérieurs (exemple: homme). Le sommeil paradoxal n'existe pas chez les premiers mais il existe chez tous les vertébrés supérieurs.

Chez les premiers la neurogénese est continue , et elle est limitée chez les vertébrés supérieurs.

Donc chez les premiers, les circuits peuvent être entretenus par cette neurogénese continue. Et chez les vertébrés supérieurs cet entretien serait due au sommeil paradoxal.

La théorie de la programmation endogène postule que le sommeil paradoxal permettrait la mise en place et l'entretien des comportements spécifiques de l'espèce.

III.2> Objectivation des rêves

En ce qui concerne les observations comportementales...

On peut observer le comportement onirique, qu'on observe aussi par lésion du locus coréulus alpha (qui inhibe le tonus musculaire pendant le sommeil). Donc pas d'inhibition pendant le sommeil paradoxal.

Les résultats sur le chat: l'animal se redresse, lève la tête, explore visuellement, suivie par toute une série de comportements, des comportements spécifiques de l'espèce, mais ils sont fait sans but (joue avec une souris invisible).

Qu'en est-il chez l'homme?

Chez les nourrissons bien qu'on ne parle pas de sommeil lent ou sommeil paradoxal on parle de sommeil « calme » ou « agité » (le sommeil agité s'apparente au sommeil paradoxal).

On a étudié les mouvements du bébé lors du sommeil agité, on y voit des mimiques faciales universelles.

Donc chez l'homme les circuits nerveux correspondant aux expressions faciales sont activés . Lez bébé répète pendant le sommeil paradoxal des comportements de communications.

En résumé:

Les observations comportementales chez l'animal et chez le nourrisson permettent de conclure que lors du sommeil paradoxal certains circuits nerveux nécessaires à l'expression des comportements sont activés.

III.3> Génétique du sommeil paradoxal

Cette relation entre sommeil paradoxal et mémoire de l'espèce.. On peut se demander quel est le rôle des facteurs génétiques dans l'expression des comportements???

Rappel activité PGO (activité électrique qui démarre à partir des noyaux du pont et qui active une désynchronisation corticale)

Activité PGO= support biologique du rêve

Est-elle programmée génétiquement?

Est-elle liée aux événements vécus par l'individu?

Pour répondre à la première question on a réutilisé des souris génétiquement différentes BALB/c et C57BR

La différence qu'on observe entre les 2 souches se situe au niveau de l'activité des globes oculaires (gauche et droite). Ils sont relativement amples et durent assez longtemps dans la première souche et sont plus brefs et dure moins longtemps dans la deuxième souche.

On sait que l'activité oculaire est dépendante de l'activité PGO.

Le codage de l'activité PGO au cours du sommeil paradoxal peut être déterminé par des facteurs génétiques qui vont intervenir quant à l'organisation nerveuse.

Des facteurs génétiques interviennent dans l'élaboration des comportements?

On a fait des études avec des écureuils (car ils sont des comportements spécifiques il gratte le sol pour cacher la noisette).

On a isolé un écureuil à partir de la naissances et on constate que quand on lui donne une noisette l'écureuil gratte le sol. Donc cela est un comportement inné (programmé génétiquement).

Ces comportements innés conservés lors de l'évolution sont des comportements de survie. Par exemple chez le chat bien nourri il chasse quand même les oiseaux.

Chez le nourrisson on peut l'observer. Très jeunes ils sont capables d'imiter l'expression faciale adopté par l'expérimentateur et on sait qu'il ne peut pas le faire intentionnellement à cet âge là. Il possède des circuits nerveux moteurs préprogrammés qui sont activés non intentionnellement.

           

Le sommeil paradoxal permettrait la mise en place des circuits nerveux programmés génétiquement et nécessaires à l'expression des comportements innés de l'espèce.

Cette théorie de la programmation endogène des comportements a été prolongé et on a émis l'hypothèse qu'il existe une relation entre sommeil paradoxal et caractère psychologique de l'individu...

Les caractères sont la résultante des gènes et de l'environnement (culture).

Étudions certains caractères psychologiques dans les familles.

Pour répondre à la question si cette relation est aussi liée vécu de l'individu, observons l'adoption..

Deux vrais jumeaux adoptés dans des familles d'accueil différentes (les deux jumeaux sont génétiquement semblables).

Le résultat de l'expérience montre les capacités cognitives, il existe une forte similitude entre ces individus et ce malgré l'environnement.Il existe une hérédité psychologique .

Pourquoi existe-t-il une hérédité psychologique alors que ces individus ont eu un environnement différent ? On sait que l'environnement est très important (synaptogénèse). Alors la question c'est comment cette hérédité psychologique a pu persister?

On l'explique par la programmation endogène des comportements et l'activité PGO.

Dans le sommeil paradoxal on a une programmation et un entretien des circuits nerveux programmés génétiquement.

Au cours du sommeil paradoxal donc on peut observer des comportements innés chez les organismes (nourrissons, animaux

Le sommeil paradoxal induit l'activité PGO

Des facteurs génétiques interviennent dans l'organisation des comportements

Il existe une hérédité psychologique.

Conclusion:

Le sommeil paradoxal pourrait être responsable de la programmation génétique des comportements innés et de la part héréditaires de notre personnalité.

III.4>Comment résumer ce système de programmation endogène?

Un signal déclencheur inné (Le chat voit l'oiseau) va déclencher un neurone A en relation avec un neurone moteur . Le neurone A va induire la synthèse d'un récepteur chez B. Ce neurone là reçoit des infos du générateur PGO pendant le sommeil paradoxal et sous son influence la synapse va se stabiliser (devenir fonctionnelle) et provoquer une réponse spécifique (comportement inné: l'oiseau chasse le chat).

Donc le signal déclencheur inné va déclencher une réponse inné en raison du sommeil paradoxal.

Si on supprime le sommeil paradoxal, la synapse ne va pas se stabiliser et à la place de la réponse spécifique on obtiendra une réponse non spécifique.

C'est l'activité pendant le sommeil paradoxal qui va permettre la stabilisation des synapses à l'origine du comportement spécifique des espèces.