Bébé je dormais les 2/3 du temps de la journée, adulte je dors en moyenne le 1/3 du temps. Mes rythmes comme tous les rythmes du vivant sont calés sur l’environnement. Cela concerne aussi bien le règne végétal que l’animal. Les fleurs s’ouvrent aux heures qui leur sont le plus propice et ont une mémoire du temps, constat repris par Linné dans son ouvrage de 1755 Somnus Plantarum (1).

Au fil des temps les espèces se sont adaptées sous la pression de l’environnement comme l’ont mis en évidence Lamarck(2) et Darwin(3). Ainsi se sont développées les espèces diurnes et nocturnes.

La maîtrise du feu par l’humain il y a un million d’années (4) lui a permis de s’éclairer et de prolonger le jour, de se réchauffer, de conquérir de nouveaux espaces et de tenir à distance les prédateurs. Il y a 20 000 ans l’invention de la mèche ouvre la possibilité de s’éclairer au moyen de lampes utilisant la graisse ou l’huile comme combustible. L’invention de la chandelle il y a 5 000 ans donne la possibilité de s’éclairer au moyen d’un objet solide. Les bougies communes fabriquées à base de suif (graisse animale) génèrent des fumées et de la suie ce qui a amené à la mise en œuvre par la noblesse et le clergé de bougies fabriquées avec de la cire.

Au 18ème et 19ème siècle, les lumières éclairent le monde au moyen des lampes pétrole, à gaz puis électriques. La lumière peut être maitrisée, éteinte et allumée au moyen d’un simple bouton. L’industrie puis l’école s’approprient ces avancées. Les enfants peuvent lire et écrire quand la nuit tombe. Il devient possible de continuer le travail de l’école à la maison. Dans le même temps la taille moyenne des hommes européens a gagné 11 centimètres depuis 1870 soit environ un centimètre par décennie (5). Le gain de temps sur la nuit et le sommeil amène à des excès et à fixer en 1848 une limite de 12h au temps de travail quotidien (6). La pollution devient un problème de santé publique (7).

La première guerre mondiale est marquée le 3 Juillet 1916 par la limitation à 10h du temps de travail des femmes et l’interdiction du travail de nuit des femmes. Les progrès s’enchainent, la durée de vie s’allonge, la population planétaire croit, la productivité augmente. Le temps devient alors une variable d’ajustement. On invente le travail posté en trois huit vingt-quatre heure sur vingt-quatre et sept jours sur sept. En France au nom de la parité et de l’égalité professionnelle l’interdiction du travail de nuit des femmes est abrogée le 28 Novembre 2000.

L’adaptabilité du vivant fait oublier que celle-ci s’est faite sur des centaines de milliers d’années. Dans le même temps les progrès de la physiologie et de la médecine individualisent les mécanismes les plus profonds du vivant. Les premières hormones sont individualisées en 1889 par Charles Edouard Brow-Sequard en 1889 (8). régFrederick Banting et Charles Best découvrent l’insuline, hormone régulant la quantité de sucre dans le sang. La mélatonine,
neuro-hormone est découverte en 1953 par Dr Aaron Lerner (9). La mise en évidence de rythmes biologiques et de l’impact de la prise de médicaments sur ces rythmes amène en 1959 à définir les rythmes du vivant : les rythmes circadiens qui évoluent sur 24h, les rythmes ultradiens sur des périodes inférieures à 24h, les rythmes infradiens sur des périodes de plus de 24h.

Le développement de l’électro-encéphalographie depuis 1929 et beaucoup plus récemment de l’actimétrie ont permis d’individualiser de façon fine ces différents rythmes et décrire l’architecture du sommeil. Sommeil d’une durée moyenne de 8h, organisé en cycles d’une durée de l’ordre de 1h30 architecturés selon différentes phases : sommeil superficiel, sommeil profond.

Cela ne répond toujours pas à la question de savoir pourquoi l’on dort. L’Humanité du 13 Février 1913 (10), après avoir explicité les théories d’empoisonnement du sang par des drogues ou des substances produites durant l’éveil relate les travaux d’Henri Piéron (11) qui après avoir mis en privation de sommeil une douzaine de chiens jusqu’à ce qu’ils s’écroulent a procédé à des autopsies qui ont révélé des lésions cérébrales. Il constate qu’en prélevant ces lésions et en les injectant à des chiens sains et frais, il constate qu’ils s’endorment brutalement. Piéron interprète alors que le sommeil a un rôle protecteur dont la fonction serait d’éviter la survenue d’un sommeil d’où l’on ne se réveille pas.

Par la suite de nombreuses recherches sont menées aboutissant à l’individualisation du Sommeil Paradoxal par Michel Jouvet en 1959 (12) puis à la théorie mono-aminergique (1969).

Parallèlement en 1962 Michel SIFFRE à l’âge de 23 ans réalise une des expériences fondatrices de la chnonobiologie en s’isolant pendant 60 jours dans le gouffre de Scarasson. Cette expérience a permis de démontrer que son horloge interne à l’origine des rythmes biologique dans ces conditions d’isolement (température constante, pas de repères temporels) ne fonctionnait pas sur une période de 24h mais de 24h30. En 2017, le prix Nobel de physiologie est décerné aux découvreurs des mécanismes de l’horloge biologique (13) qui identifient le rôle des gènes horloges et l’interaction de leur expression avec l’environnement. Paul Pévet identifie en 2002 les liens existant entre horloge biologique et croissance tumorale (14). Provencio & al identifient en 2000 le mécanisme par lequel l’horloge circadienne se synchronise sur la lumière au moyen de cellules spécifiques de la rétine qui ont une sensibilité particulière à la lumière bleue (15). Les liens entre horloge biologique et rythmicité endocrinienne sont démontrés en 1998 (16).

Dès 2013 les fabricants de LED mettent à profit ces connaissances pour mettre en avant l’efficacité de l’exposition à la lumière pour accroitre la production de poulets et ainsi majorer les profits (17). Ces effets sont mis en œuvre et appliqués à l’ensemble des animaux d’élevage de la truite arc en ciel aux bovins.

En pratique

Le sommeil est un état de vigilance comportemental associé à de nombreux processus s’enchainant les uns après les autres. Processus concernant le système endocrinien et neurologique en rapport avec un fonctionnement particulier du système nerveux central (19,20). Sur le plan neuro-endocrinien, le passage de la lumière à l’obscurité induit une augmentation de la mélatonine qui initie les processus du sommeil avec endormissement et passage en sommeil superficiel et sommeil lent. Le pic d’hormone de croissance est associé au premier cycle de sommeil et est suivi de la sécretion de Prolactine. Les cycles de sommeil d’une durée moyenne de 1h30 s’enchainent avec une inversion progressive de la proportion de sommeil lent et de sommeil paradoxal au fur et à mesure de l’avancée de la nuit. L’éveil est associé à un pic de Cortisol (fig1).

La privation aiguë de sommeil (20) perturbe le rythme du cortisol avec réduction de l’amplitude du pic matinal et majoration du niveau basal diurne. Ceci est bien identifié chez les travailleurs posté et contribue aux troubles métaboliques observés chez les travailleurs postés (21). L’exposition à la lumière après la tombée de la nuit favorise un décalage de la sécrétion de mélatonine avec endormissement plus tardif et réduction du temps de sommeil. Outre l’impact sur les sécrétions endocriniennes, la réduction du temps de sommeil a un effet délétère sur l’attention et la mémoire (22)

(fig1) Sommeil normal nocturne – d’après : Gronfier & al 2009 (18), Wehr &al 2000 (19)

Le sommeil peut être alors considéré comme un ensemble de processus contribuant au maintien de la vie comme l’évoquait Pierron au début du XIXème siècle, cette approche est renforcée par le développement par Borbely (23) d’un modèle homéostatique du sommeil : plus on manque de sommeil, plus on a besoin de sommeil. Ce modèle donne alors toute sa légitimité à la sieste qui peut être alors aussi bien utilisée pour de la préparation que de la
réparation. La sieste permet de faire diminuer la pression de sommeil.

L’homéostasie du sommeil permet ainsi de comprendre les effets chroniques des expositions à la lumière (notamment les écrans), des privations de sommeil, des maladies en rapport avec le sommeil (troubles ventilatoires du sommeil, apnées du sommeil, impatiences) qui font apparaître les conséquences des privations de sommeil : somnolence diurne, majoration de l’anxiété, irritabilité, troubles cognitifs, prise de poids, diabète, hypertension,….

De façon synthétique on peut ainsi retenir des facteurs intrinsèques, c’est-à-dire propres à la personne, qui perturbent le fonctionnement du sommeil (maladies, comportements, etc…) et
des troubles environnementaux extrinsèques ou sur lesquels la personne n’a que peu de possibilité d’agir (rythme de travail, bruit, vibrations, lumière, température, perturbateurs endocriniens). Nombre de médicaments perturbent les rythmes biologiques (24).

En conclusion, les perturbations des rythmes veille-sommeil qu’elles soient d’origine environnementales ou en rapport avec des maladies agissent comme un perturbateur endocrinien dont les effets se multiplient avec les autres expositions. Il est possible d’agir en terme de prévention en limitant les exposition à la lumière le soir, en favorisant la pratique de sieste, en limitant le travail de nuit et en renforçant les synchoniseurs en rapport avec les rythmes alimentaires, physiques et sociaux et en faisant usage des médicaments aux horaires les plus appropriés.

Dr Didier Cugy, médecin spécialisé en pathologies du sommeil et enseignant en physiologie, membre de l’ASEF.

Bibliographie :

1. Somnus Plantarum, Carolo Linnaeo, 1755
2. Philosophie zoologique, Jean Baptiste Lamarck, 1809
3. L’origine des espèces, Charles Darwin, 1859
4. Une belle histoire de l’Homme, ouvrage collectif, Flammarion 2017
5. PSE working paper n°2021-06
6. La durée du travail, la norme et ses usages en 1848, Genèses, no 85, avril 2011, p.70-92
7. La ville noire, Georges Sand, 1860
8.“Note on the effects produced on man by subcutaneous injections of a liquid obtained from the testicles of animals », dans Lancet, no 2 1889, p. 105-107.
9. Lerner, A.B., Takahashi, Y., Lee, T.H., Mori, W., Isolation of melatonin, the pineal gland factor that light- ens melanocytes. J Am Chem Soc, 80, 2587, 1958.
10. « La machine humaine, pourquoi dormons nous ? » L’humanité 13/2/1913
11. Problème physiologique du sommeil, Paris, Masson, 1913
12. Jouvet, M., Michel, F., Courjon, J. (1959). Sur un stade d’activité électrique cérébrale rapide au cours du sommeil physiologique. C R Soc Biol, 153, 1024-1028
13. Med Sci (Paris), 34 5 (2018) 480-484
14. Med Sci (Paris) 2002 ; 18 : 1103–1106 Identification d’un nouveau signal de l’horloge circadienne chez les mammifères : le TGF-α
15. A Novel Human Opsin in the Inner Retina The Journal of Neuroscience, January 15, 2000, 20(2):600–605
16. Ultradian rhythms in pituitary and adrenal hormones: their relations to sleep Claude Gronfier and Gabrielle Brandenberger Sleep Medicine Reviews, Vol. 2, No. 1, pp 17-29
17. Properties of LED light can boost poultry production and profits, LED MAGAZINE, June 5 2014.
18. Gronfier & al, Sleep Endocrine Changes, Encyl Neurosc, 2009
19. Wehr & al, Evidence for a biological dawn and dusk in the human circadian timing system, Journal of Physiology (2001), 535.3, pp.937–951
20. The impact of sleep deprivation and nighttime light exposure on clock gene  expression in humans, Kavcic & al, Croat Med J. 2011 Oct; 52(5): 594–603.
21. Rapport ANSES 2016 – Évaluation des risques sanitaires liés au travail de nuit
22. Sleep deprivation: Impact on cognitive performance, Paula Alhola & al, Neuropsychiatr Dis Treat. 2007 Oct; 3(5): 553–567.
23. Borbely AA and Achermann p (1999) Sleep homeostasis and models of sleep regulation [see comment]. J Biol Rhythms 14:557-568.
24. A circadian gene expression atlas in mammals: Implications for biology and medicine, Zangh & al, PNAS | November 11, 2014 | vol. 111 | no. 45 | 16219-16224