Du polysomnogramme à l’hypnogramme La première tentative visant à

diviser le sommeil en stades a été proposée par Loomis et al. (1935), qui remarquent déjà un ensemble d’évènements particuliers lors de l’enregistrement de l’activité électrique cérébrale durant le sommeil, et regroupent ces évènements en cinq types de périodes. À ces observations s’ajouteront celles d’Aserinsky et Kleitman (1953) qui rapportent des périodes spécifiques et régulières durant lesquelles se produisent des Mouvements

Oculaires Rapides (REM : Rapid Eye Movement). Enfin, Jouvet et Michel (1959) décrivent chez le chat, une atonie musculaire lors de périodes au cours desquelles l’activité cérébrale est proche de celle de la veille (Figure I.11).

Sur la base de ces observations, différentes méthodes de normalisation concernant, la classification des périodes de sommeil ont été proposées, notamment celle de

Figure I.11 : Conception de l’architecture du sommeil dans les années 60.

La profondeur du sommeil est représentée sur une échelle de 1 à 4 en ordonnée. Les périodes de rêve sont considérées alors comme du sommeil léger. Tirée de Jouvet (1992).

Rechtschaffen et Kales (1968) (R&K) qui sera la plus utilisée jusqu’en 2007, puis sera remplacée par celle proposée par l’American Academy of Sleep Medicine (2007) (AASM). Chez l’homme, le sommeil est alors réparti en deux grandes catégories. Le Sommeil à Ondes Lentes (SOL, ou NREM : Non-Rapid Eye Movement), qui sera par ailleurs subdivisé en 4 (R&K) ou 3 (AASM) stades différents, et le Sommeil Paradoxal (SP) ou sommeil à REM. La survenue de ces stades alterne tout le long de la nuit et est

représentée sous la forme d’un hypnogramme (Figure I.12). Chaque stade de sommeil sera associé à des caractéristiques neurophysiologiques détectables par l’enregistrement d’un polysomnogramme (PSG). Celui-ci regroupe l’activité cérébrale extraite de l’EEG, le tonus musculaire extrait de l’électromyogramme (EMG) et les mouvements oculaires extraits de l’électrooculogramme (EOG).

2.2.1. Polysomnogramme

 Électroencéphalogramme

Le signal EEG est l’un des indices majeurs de la structure du sommeil. Six électrodes d’enregistrement sont généralement utilisées : deux électrodes au niveau frontal (F3, F4), deux électrodes au niveau central de part et autre du vertex (C3, C4), et deux électrodes occipitales (O1, O2). Pour chaque niveau, les électrodes sont ainsi positionnées au niveau de l’hémisphère gauche et droit, et selon les règles du système 10-20 (Jasper, 1958). La référence de ces électrodes peut varier d’une étude à l’autre. Toutefois, le manuel de R&K et de l’AASM recommandent d’utiliser une référence au niveau auriculaire (A1 pour F4, C4 et O2 ; A2 pour F3, C3 et O1 ; Figure I.13) (Iber et al., 2007; Rechtschaffen et Kales, 1968).

Deux types d’observations seront utiles à la classification des stades : les variations fréquentielles, et des évènements ponctuels. La puissance de différentes bandes de fréquence sont prises en compte : les ondes δ (Delta : 0,5 – 4 Hz), θ (Thêta : 4-7 Hz), α (Alpha : 8-13 Hz) et β (Bêta : 12 – 30 Hz). À ces variations s’ajouteront différents évènements ponctuels tels que les fuseaux du sommeil (spindles ) ou les complexes K, tous deux caractéristiques du stade NREM2.

 Électromyogramme

Le signal EMG est utile à la précision de la définition des stades, en renseignant sur

Figure I.12 : Exemple d’hypnogramme normal.

L’hypnogramme est utile à la visualisation rapide du décours d’une nuit de sommeil. Les parties grises correspondents aux périodes de veilles, les parties bleues au sommeil NREM (1 - 3), les parties rouges au sommeil REM.

le tonus musculaire. Deux électrodes bipolaires sont généralement placées de part et d’autre du menton (Figure I.13).

L’amplitude du tonus musculaire diminue en fonction de la profondeur du sommeil durant les stades NREM et est presque nulle durant le stade REM. Cet indicateur permettra notamment de définir le commencement du stade REM, avant l’apparition des REMs typiques de ce stade (Iber et al., 2007; Rechtschaffen et Kales, 1968).

 Électrooculogramme

Le signal EOG permettra d’indicer les mouvements oculaires et les clignements. Il est recommandé d’utiliser deux électrodes référencées de manière similaire à celle de l’EEG, l’une est placée à 1 cm du canthus externe de l’œil gauche et l’autre à 1 cm du canthus externe de l’œil droit (Figure I.13). Toutefois, dans la mesure où le signal EOG est aisément discriminé, d’autres dispositifs peuvent être utilisés, tels que deux paires d’électrodes bipolaires placées de part et d’autre des lignes horizontales et verticales des yeux (Iber et al., 2007; Rechtschaffen et Kales, 1968).

Les mouvements oculaires entrainent une variation de potentiel qui sera ainsi capté au niveau des électrodes. La vitesse de ce mouvement entrainera alors des variations de potentiel plus ou moins rapides, ceci permettant la détection des REMs. Les clignements des

Figure I.13 : Positionnement des électrodes d’enregistrement typique d’un polysomnogramme.

Les configurations E1-A1 et E2-A1 servent à enregistrer l’EOG. En l’absence de mouvement oculaire, le tracé est relativement plat, ce qui contraste avec de fortes inflexions lors de mouvements. Le tonus musculaire, indicé par l’EMG, est enregistré grâce à deux électrodes bipolaires positionnées au niveau du menton. L’EEG est représenté par la configuration C4-A1 et montre ici une activité rapide de faible amplitude. Les mouvements oculaires, le faible tonus musculaire et l’activité EEG dénotent ici une phase de sommeil REM. Adaptée de Rechtschaffen et Kales (1968).

paupières entraineront une large déflexion négative, pouvant aider à détecter une phase d’éveil durant la nuit.

2.2.2. Hypnogramme

De l’ensemble des enregistrements composant le polysomnogramme, 5 types de périodes peuvent être défini suivant leurs caractéristiques électrophysiologiques : l’état de veille, les stades NREM1, 2 et 3, ainsi que le stade REM

 Veille

La veille correspond, comme le nom l’indique, à une période au cours de laquelle l’individu est éveillé. Deux profils de tracé correspondent à ce stade, selon si les yeux sont ouverts ou fermés.

Si les yeux sont ouverts, l’activité EEG est généralement rapide, avec des fréquences mixtes de faible amplitude. Des mouvements oculaires sont

visibles (balayage du champ visuel, clignement…), ainsi qu’une activité EMG importante. Si les yeux sont fermés, l’EEG présente une prédominance d’onde α au niveau occipital. Cette activité devient moins ample dès lors que la personne produit un effort mental. L’activité EOG peut varier entre des mouvements rapides et des phases de mouvement lent. L’activité EMG est variable (Figure

I.14).