Rythmes circadiens, sommeil et vigilance chez des
policiers patrouilleurs sur horaire rotatif.
Geneviève Tremblay, B. Sc.
Département de Neurologie et Neurochirurgie
Université McGill, Montréal
Janvier 2009
Thesis submitted to McGill University in partial fulfillment of the requirements of the degree of Master in Neurological Sciences
i
Table des matières
Résumé ... 1
Abstract... 1
Glossaire et liste des abréviations ... 2
1. Introduction... 3
1.1 Problématique du travail de nuit ... 3
1.2 Physiologie des rythmes circadiens ... 4
1.3 Interventions ... 7
1.4 Objectifs et hypothèses de recherche ... 8
2. Méthodes... 10
2.1 Recrutement et dépistage ... 10
2.2 Sommaire des expériences ... 11
2.3 Première visite en laboratoire : évaluation initiale... 12
2.3.1 Mesures... 13
2.3.1.1 Enregistrement polysomnographique... 13
2.3.1.2 Performance ... 13
2.3.1.3 Vigilance subjective ... 14
2.3.1.4 Échantillons biologiques ... 14
2.4 Première période ambulatoire: quarts de nuit... 15
2.4.1 Groupe Intervention ... 15 2.4.2 Groupe contrôle ... 16 2.4.3 Mesures... 16 2.4.3.1 Performance ... 16 2.4.3.2 Vigilance subjective ... 17 2.4.3.3 Échantillons biologiques ... 17
2.4.3.4 Sommeil et niveaux de luminosité ... 17
2.4.3.5 Charge de travail ... 18
2.4.3.6 Échelle d’impact d’événements traumatisants (IET)... 18
2.5 Deuxième visite en laboratoire: évaluation finale... 18
2.6 Deuxième période ambulatoire: retour à un horaire diurne ... 19
3. Analyses statistiques... 19
3.1 Participants et données exclus ... 19
3.2 Traitement des données... 19
3.2.1 Laboratoire : Visites 1 et 2... 19
3.2.1.1 Sommeil (enregistrement polysomnographique)... 19
3.2.1.2 Performance ... 20
3.2.1.3 Vigilance subjective ... 21
3.2.1.4 UaMT6s ... 21
3.2.1.5 Mélatonine salivaire ... 21
3.2.1.6 Cortisol salivaire ... 22
3.2.2 Première période ambulatoire ... 22
3.2.2.1 Performance ... 22
3.2.2.2 Vigilance subjective ... 22
ii
3.2.2.4 Ratio de cortisol ... 23
3.2.2.5 Actigraphie... 23
3.2.2.6 Patron d’exposition à la lumière... 24
3.2.2.7 Charge de travail ... 25
3.2.3 Deuxième période ambulatoire ... 25
3.2.3.1 UaMT6s et ratio de cortisol... 25
3.2.3.2 Actigraphie... 25
3.3 Tests statistiques ... 25
3.3.1 Tests de t ... 26
3.3.2 ANOVAs ... 26
3.3.2.1 Laboratoire ... 26
3.3.2.2 Première période ambulatoire ... 27
3.3.2.3 Deuxième période ambulatoire ... 27
3.3.3 Tests non paramétriques... 28
4. Résultats ... 28
4.1 Général ... 28
4.1.1 Données descriptives ... 28
4.1.2 Horaire de sommeil nocturne précédant l’entrée en laboratoire ... 29
4.2 Laboratoire... 29
4.2.1 Sommeil : enregistrement polysomnographique... 29
4.2.2 Performance ... 30
4.2.2.1 Vitesse moyenne des 10% supérieures, vitesse médiane et vitesse moyenne des 10% inférieures ... 30
4.2.2.2 Nombre d’épisodes d’inattention ... 32
4.2.3 Vigilance subjective... 32
4.2.4 Phase circadienne... 34
4.2.4.1 UaMT6s ... 34
4.2.4.2 Mélatonine salivaire ... 35
4.2.4.3 Cortisol salivaire ... 35
4.3 Première période ambulatoire : quarts de nuit... 36
4.3.1 Heures de lever et de coucher ... 36
4.3.2 Performance ... 37
4.3.2.1 Vitesse moyenne des 10% supérieures... 37
4.3.2.2 Vitesse médiane ... 38
4.3.2.3 Vitesse moyenne des 10% inférieures... 38
4.3.2.4 Nombre d’épisodes d’inattention ... 38
4.3.3 Vigilance subjective... 39 4.3.4 Adaptation circadienne ... 39 4.3.4.1 UaMT6s ... 39 4.3.4.2 Cortisol salivaire ... 40 4.3.5 Sommeil ... 40 4.3.5.1 Actigraphie... 40
4.3.5.2 Profondeur et qualité subjective du sommeil ... 41
4.3.6a Patron d’exposition à la lumière (sans correction pour port de lunettes) ... 41
4.3.6a.1 Macaron... 41
4.3.6a.2 Détecteur de luminosité actigraphique ... 42
4.3.6b Patron d’exposition à la lumière (avec correction pour port de lunettes)... 42
4.3.6b.1 Macaron ... 42
4.3.6b.2 Détecteur de luminosité actigraphique ... 43
4.3.7 Photothérapie ... 44
4.3.8 Charge de travail ... 44
iii
4.4 Deuxième période ambulatoire : retour à un horaire diurne ... 44
4.4.1 Heure de lever et de coucher... 44
4.4.2 Adaptation circadienne ... 45
4.4.2.1 UaMT6s ... 45
4.4.2.2 Cortisol salivaire ... 45
4.4.3 Sommeil ... 45
4.4.3.1 Actigraphie... 45
4.4.3.2 Profondeur et qualité subjective du sommeil ... 46
4.5 Sommaire des résultats... 46
4.5.1 Première visite en laboratoire ... 46
4.5.2 Première période ambulatoire : quarts de nuit ... 47
4.5.2.1 Adaptation circadienne... 47
4.5.2.2 Performance et vigilance subjective... 47
4.5.2.3 Sommeil ... 48
4.5.3 Deuxième visite en laboratoire ... 48
4.5.3.1 Adaptation circadienne... 48
4.5.3.2 Performance et vigilance subjective... 48
4.5.3.3 Sommeil ... 49
4.5.4 Deuxième période ambulatoire : retour à un horaire diurne... 49
4.5.4.1 Adaptation circadienne... 49
4.5.4.2 Sommeil ... 49
5. Discussion... 50
5.1 Comparaison à la littérature... 50
5.1.1 Adaptation circadienne ... 50
5.1.2 Performance et vigilance subjective... 56
5.1.3 Sommeil ... 57
5.2 Retour sur les hypothèses... 58
5.3 Limites de l’étude... 59 5.4 Perspectives ... 61 Bibliographie ... 65 Remerciements ... 77 Annexe 1 : Figures... 79 Annexe 2 : Tableaux ... 103 Annexe 3 : Valeurs de F et de p... 111
Annexe 4 : Formulaire de consentement ... 119
Annexe 5 : Certificats d’éthique ... 129
Annexe 6 : Données manquantes/Exclusions... 135
Annexe 7 : Paramètres du sommeil et de la TVP ... 141
Annexe 8 : Détails des calculs ... 145
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Résumé
Des policiers patrouilleurs travaillant par quarts ont été étudiés dans un groupe intervention ou dans un groupe contrôle avant, pendant et après une série de 7 quarts de nuit consécutifs de 8 à 8.5 heures chacun. L’intervention comportait 3 volets : 1) utilisation de photothérapie pendant les quarts de nuit, 2) port de lunettes orangées au lever du soleil et 3) horaire régulier de 8 heures de sommeil/obscurité diurne. Les policiers du groupe contrôle ne recevaient aucune consigne particulière. L’intervention visait à améliorer l’adaptation circadienne des policiers au travail de nuit. Des données ont été récoltées en ambulatoire et en laboratoire afin de mesurer l’adaptation circadienne, la vigilance, la performance et le sommeil. L’intervention a eu des effets positifs sur l’adaptation, la performance et la vigilance, bien que le niveau de signification statistique n’était pas toujours atteint. Aucun effet n’a été observé sur le sommeil.
Abstract
Police officers on patrol duty working rotating shifts were studied in an intervention or a control group before, during and after 7 consecutives night shifts of 8 to 8.5 hours each. The intervention had 3 parts: 1) phototherapy during the night shifts, 2) orange tinted goggles worn at sunrise, 3) regular 8 hour sleep/dark schedule during the day. Police officers in the control group were not given any particular instruction. The aim of the intervention was to improve officer’s circadian adaptation to night shifts. Data was collected during ambulatory and laboratory periods to measure circadian adaptation, alertness, performance and sleep. The intervention had positive effects on adaptation, alertness and performance, although they did not always reach significance. No effect was observed on sleep.
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Glossaire et liste des abréviations
Acrophase : Temps du point maximumAmplitude : (point minimum - point maximum)/2 aMT6s : 6-sulphatoxy-mélatonine dl : Degré de liberté EEG : Électroencéphalogramme EMG : Électromyogramme EOG : Électroocculogramme ES : Erreur standard ES : Efficacité du sommeil ET : Écart type
EVA : Échelle visuelle analogue
IET : Échelle d'impact d'événements traumatisants LE : Latence à l'endormissement
LSP : Latence au sommeil paradoxal ml : Millilitre
ng : Nanogramme
PrS : Probabilité de sommeil PS : Période de sommeil SLP : Sommeil lent profond SP : Sommeil paradoxal
SPVM : Société de police de la ville de Montréal TEAE : Temps d'éveil après l'endormissement TR : Temps de réaction
TTS : Temps total de sommeil
TVP : Tâche de vigilance psychomotrice UaMT6s : 6-sulphatoxy-mélatonine urinaire Φ : phase
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1. Introduction
1.1 Problématique du travail de nuit
Selon des données recueillies par Statistique Canada, entre 2000 et 2001, 30% des hommes et 26% des femmes de 18-54 ans ayant travaillé pendant toute l’année (temps plein et temps partiel) travaillaient par quarts. De ces travailleurs, environ 4 sur 10 travaillaient sur un horaire rotatif [3]. Bien qu’essentiel au bon fonctionnement des sociétés industrialisées, en permettant par exemple l’accès aux services médicaux et de sécurité en tout temps, le travail par quarts est associé à de nombreux effets indésirables.
Premièrement, le travail de nuit est associé à une diminution de la vigilance subjective et de la performance, à une augmentation des risques d’accidents et à une diminution de la qualité et de la durée du sommeil diurne [4-7]. Selon une étude menée par Statistique Canada, les travailleurs par quarts sont significativement plus nombreux à déclarer avoir eu des problèmes à s’endormir et à rester endormi que les travailleurs ayant un horaire régulier de jour (34% vs 26%) [8].
Deuxièmement, les effets négatifs à long terme sur la santé sont nombreux, les travailleurs par quarts étant plus à risque de développer une maladie cardio-vasculaire [9-13], des troubles gastro-intestinaux [12, 14-16], de souffrir de détresse psychologique [3]. Chez les femmes, on dénote un risque plus élevé de développer un cancer du sein [17-20] et de souffrir de problèmes de santé génésiques (avortement spontané, naissance prématurée, infertilité) [12, 21]. De plus, le manque de sommeil en soi pourrait mener au développement d’obésité, de diabète et de maladies cardio-vasculaires [22-26].
La désynchronisation entre l’horloge biologique interne du travailleur et son horaire de sommeil/veille ainsi que la privation de sommeil peuvent contribuer à ces effets indésirables.
4
1.2 Physiologie des rythmes circadiens
Les premières études en isolation temporelle ont démontré que l’être humain maintenait un rythme de veille/sommeil d’une durée approximative de 24 heures même en l’absence d’indices temporels [27-29]. Ceci est possible grâce à l’oscillateur circadien (ou horloge biologique) endogène que nous possédons tout comme la majorité des êtres vivants [30-32]. La température corporelle [33-35], la sécrétion d’hormone [36, 37], l’organisation et la propension au sommeil [38-40], la performance cognitive, la vigilance et l’humeur subjectives [41-46] et l’expression de gènes de l’horloge [47-53] font partie des nombreux paramètres physiologiques et comportementaux qui varient de façon circadienne et ce, même en l’absence de synchronisateurs externes.
L’horloge circadienne maîtresse se trouve dans les noyaux suprachiasmatiques (NSC) de l’hypothalamus antérieur. En effet, des études chez des mammifères démontrent que les NSCs sont indispensables au maintien de l’intégrité des rythmes circadiens endogènes [54-65]. Chez les humains, la période de l’oscillateur circadien endogène est d’un peu plus de 24 heures (~24.2 heures) [66-71], c’est pourquoi il est essentiel que l’oscillateur principal puisse se synchroniser avec l’environnement. De fait, il a été observé directement chez des mammifères [64, 72-77] et indirectement chez les humains [78-83] que le signal de la lumière est directement transmis de la rétine aux cellules des NSCs par la voie rétino-hypothalamique et permet ainsi leur synchronisation. L’efficacité du transfert du signal lumineux à l’oscillateur circadien principal fait de la lumière le synchronisateur circadien le plus puissant chez toutes les espèces animales incluant l’humain.
Des courbes de phase-réponse [78, 84] et de dose-réponse [79, 83, 85-87] démontrent que l’effet de la lumière sur notre oscillateur endogène dépend du moment (phase) et de l’intensité (dose) du stimulus lumineux. Ainsi, une exposition le matin créera une avance de phase et une exposition en fin de soirée provoquera un retard de phase. Enfin, le changement de phase de l’oscillateur
5 circadien augmentera de façon non linéaire suivant l’intensité lumineuse, tel qu’il avait été proposé par Kronauer [88]. L’oscillateur circadien humain possède une grande sensibilité puisqu’une lumière ordinaire d’intérieure sera suffisante pour l’entraîner.
Il a été observé chez des souris que même en l’absence de cônes et de bâtonnets, la capacité d’entraînement circadien à la lumière était conservée [89, 90]. Ces études, combinées à des études chez des sujets humains aveugles ou daltoniens [68, 91-93], ont permis de découvrir qu’un nouveau type de photorécepteur contribue à l’entraînement circadien. Un groupe de cellules ganglionnaires de la rétine intrinsèquement photosensibles et ayant des projections vers les NSC a été identifié (pour une revue voir [94, 95]. De plus, la mélanopsine, un photopigment sensible aux longueurs d’ondes courtes (bleu), se retrouve à l’intérieur de ces cellules et est essentiel au maintient de leur photosensibilité (pour une revue voir [96]). Brainard et al. ont exploré la capacité de suppression de la mélatonine par de la lumière monochromatique de différentes longueurs d’ondes chez les humains et ont observé que la suppression optimale de la mélatonine se trouvait à une longueur d’onde d’environ 464 nm [97, 98]. Une meilleure efficacité de la suppression de la mélatonine par des longueurs d’ondes courtes a aussi été observé par Thapan et al [99]. De plus, il a été démontré qu’une lumière de faible intensité et de longueur d’onde courte (8 lux, sommets autour de 436 et 456 nm) créait une avance de phase comparable à celle obtenue suite à une exposition à de la lumière vive blanche (12 000 lux) [100]. Finalement, Lockley et al. et Revell et al. ont aussi observé qu’une lumière monochromatique de longueur d’onde courte (460 ou 470 nm, respectivement) provoquait un plus grand changement de phase qu’une lumière monochromatique de même densité photonique de plus longue longueur d’onde (600 ou 555 nm, respectivement) [101, 102]. Basé sur ces nouvelles découvertes, les changements de phase induits par la lumière dépendront non seulement de son intensité, de la durée et du moment de l’exposition, mais aussi de la composition de son spectre.
6
Le sommeil se compose du sommeil non paradoxal et du sommeil paradoxal. Le sommeil non paradoxal se divise en 4 stades (1 à 4) et le sommeil lent profond est la combinaison du sommeil de stade 3 et 4 (pour plus de détails voir [103]). Le contrôle du sommeil est basé sur un modèle à 2 processus : d’un côté le processus circadien et de l’autre, le processus homéostatique (pour plus de détails voir [38, 40, 104]). Ainsi, lorsque nous sommes adaptés à un horaire diurne, l’oscillateur circadien provoque une augmentation de la propension au sommeil pendant la nuit avec un sommet tôt le matin; la propension circadienne au sommeil diminue ensuite pour atteindre un minimum en soirée. Le sommeil paradoxal (SP) comporte une forte composante circadienne et la propension au SP sera elle aussi élevée en fin de nuit, moment où la majeure partie du SP se produit. Le processus homéostatique influence aussi la propension au sommeil. Elle sera cependant dépendante du nombre d’heures précédant la période de sommeil, alors que le processus circadien dépend de l’oscillateur circadien principal. Le sommeil lent profond a une très forte composante homéostatique, suite à une privation de sommeil, une augmentation du sommeil non paradoxal sera observée.
La mélatonine et le cortisol possèdent une forte composante circadienne. Lorsque nous sommes entraînés à un horaire diurne, le niveau de mélatonine augmente un peu avant le coucher, atteint un sommet au milieu de la nuit et redescend graduellement pour atteindre un niveau quasi-indétectable pendant la journée. La mélatonine est influencée par la lumière qui peut en inhiber la sécrétion. Les niveaux de cortisol varient aussi au cours de la journée. Un sommet est observé quelques instants avant le lever puis le niveau diminue ensuite pour atteindre un minimum 3 à 5 heures suivant le coucher. La sécrétion du cortisol est influencée par le stress et la consommation de nourriture.
Dans le cas des travailleurs de nuit, l’horaire de veille/sommeil est radicalement et rapidement déplacé. C’est alors que la désynchronisation entre l’oscillateur circadien du travailleur et son environnement se produit. Le travailleur est actif à un moment où son horloge biologique favorise le sommeil et, tente de dormir à un
7 moment où son horloge biologique favorise l’éveil. Un désalignement hormonal est observé chez les travailleurs de nuit : les niveaux de cortisol sont élevés alors que ceux de la mélatonine sont bas lors du sommeil diurne (pour plus de détails voir [105]).
Certains travailleurs de nuit s’adaptent complètement ou partiellement au travail de nuit et ce, spontanément [106, 107]. Certaines études suggèrent que cette adaptation spontanée pourrait être reliée au choix naturel du travailleur d’un patron de lumière/obscurité favorable [108-110]. Il reste cependant que la majorité des travailleurs ne s’adapte pas au travail de nuit, même après plusieurs années de travail et même s’ils sont très satisfaits de leur horaire [110, 111]. Il est souhaitable de tenter d’apporter des solutions à une majorité de travailleurs confrontée aux conséquences négatives du travail de nuit.
1.3 Interventions
Plusieurs interventions telles que les siestes prophylactiques, l’utilisation de psychostimulants, de caféine, d’hypnotiques et de mélatonine ont été développées et sont utilisées pour aider à contrecarrer les effets négatifs du travail de nuit sur le sommeil, la vigilance et la performance (pour une revue voir [112]).
Bien que ces interventions doivent être considérées pour contrecarrer les effets négatifs lors d’une adaptation incomplète au travail de nuit, un ajustement du rythme circadien du travailleur à l’horaire de travail de nuit pourrait être bénéfique. De précédentes études en laboratoire [113-123] et sur le terrain [124-127] ont démontré que la photothérapie peut être utilisée de façon efficace afin de créer un changement de phase de l’oscillateur circadien, permettant ainsi un meilleur ajustement à l’horaire de travail de nuit. Dans notre étude précédente, une intervention basée sur un horaire judicieux d’exposition à la lumière/obscurité a significativement amélioré l’adaptation circadienne au travail de nuit de travailleurs de nuit permanents par rapport aux travailleurs du groupe contrôle. L’intervention consistait en une exposition à de la lumière vive intermittente (~2
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000 lux) pendant les 6 premières heures des quarts de nuit, le port de lunettes foncées (grises neutres, 15% transmission) pour protéger de la lumière du soleil le matin et le suivi d’un horaire de sommeil/obscurité d’une durée de 8 heures débutant 2 heures après la fin des quarts de nuit. Les travailleurs du groupe contrôle ne recevaient pas de photothérapie, portaient des lunettes claires le matin et devaient suivre un horaire de sommeil d’une durée de 8 heures débutant 2 heures après la fin des quarts de nuit. Seules les chambres des travailleurs du groupe intervention étaient obscurcies par les membres de l’équipe de recherche à l’aide de matériel opaque posé sur les fenêtres. Il a cependant été noté que la majorité des travailleurs du groupe contrôle dormait aussi dans l’obscurité. Chaque travailleur travaillait 11-12 quarts de nuit sur une période de 19-20 jours. L’adaptation circadienne a été mesurée par un changement de phase des rythmes de la mélatonine et du cortisol [127, 128]. De plus, cette intervention a augmenté la durée des périodes de sommeil diurnes chez les travailleurs du groupe intervention par rapport à celle des travailleurs du groupe contrôle [129]. L’intervention s’est avérée efficace même si la distribution des quarts de nuit et des jours de congé variait d’un travailleur à l’autre et même si les travailleurs retournaient à un horaire normal diurne lors de leurs jours de congé. Les résultats obtenus lors de cette étude nous ont encouragé à explorer l’utilisation d’une intervention similaire chez des travailleurs sur horaire rotatif.
1.4 Objectifs et hypothèses de recherche
L’objectif principal de cette étude est d’améliorer l’adaptation circadienne de policiers lors d’une série de 7 quarts de nuit consécutifs faisant partie d’un horaire rotatif. L’objectif secondaire est d’améliorer la vigilance subjective, la performance ainsi que la qualité et la durée du sommeil diurne de ces patrouilleurs au cours de ces mêmes quarts de travail de nuit.
Afin d’atteindre ces objectifs, les policiers ont été étudiés dans un groupe intervention (lumière vive pendant la nuit, port de lunettes orangées le matin et suivi d’un horaire régulier de sommeil/obscurité) ou contrôle (aucune instruction
9 concernant l’exposition à la lumière/obscurité, horaire de sommeil libre). Les hypothèses spécifiques sont :
1) Les policiers du groupe intervention présenteront une meilleure adaptation circadienne à l’horaire de travail de nuit suivant 7 quarts de nuit consécutifs. Cette adaptation sera mesurée en laboratoire à l’aide du point milieu de la 6-sulphatoxy-mélatonine urinaire (UaMT6s, métabolite principal de la mélatonine qui se retrouve dans l’urine) et de l’acrophase de la mélatonine et du cortisol salivaires. Les policiers du groupe intervention présenteront un plus grand délai de phase moyen par rapport aux policiers du groupe contrôle.
2) Les policiers du groupe intervention présenteront une adaptation circadienne plus rapide au cours des 7 quarts de nuit consécutifs que les policiers du groupe contrôle. Cette adaptation sera mesurée par le taux d’excrétion de l’UaMT6s pendant les périodes de sommeil diurnes et par le ratio de sécrétion de cortisol salivaire (coucher/lever). Une meilleure adaptation se traduira par un taux d’excrétion d’UaMT6s et un ratio de cortisol plus élevés.
3) Les policiers du groupe intervention présenteront, tel que mesuré en laboratoire et lors des quarts de nuit, des niveaux de performance psychomotrice et une vigilance subjective plus élevés que les policiers du groupe contrôle.
4) Les policiers du groupe intervention présenteront, tel que mesuré en laboratoire et lors des périodes de sommeil diurnes suivant les quarts de nuit, un temps total de sommeil plus long et une meilleure efficacité du sommeil que les policiers du groupe contrôle.
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2. Méthodes
2.1 Recrutement et dépistage
Les policiers étaient invités à participer à l’étude par l’entremise de courriels et de communiqués distribués à l’interne par le SPVM. Les policiers intéressés et voulant obtenir plus de détails sur l’étude étaient invités à des séances d’information de groupe ou étaient contactés individuellement. Avant d’entamer les procédures de dépistage, les policiers intéressés signaient un formulaire de consentement et étaient libres de retirer leur participation à tout moment au cours de l’étude. Le formulaire de consentement contenait une description détaillée des procédures expérimentales, des bénéfices et risques possibles (Annexe 4). Suite à la signature du formulaire de consentement, les policiers intéressés débutaient le processus de dépistage lequel comportait un examen médical détaillé (incluant une analyse d’un échantillon de sang et d’urine et un électrocardiogramme), une entrevue psychologique (SCID : Entrevue clinique structurée pour le DSM) et des questionnaires sur le sommeil et les antécédents familiaux. Les participants furent informés de toute anomalie décelée et référés à un médecin lorsque nécessaire. Les policiers recrutés pour l’étude étaient en bonne santé et ne présentaient aucune évidence de pathologie du sommeil autre que celle induite par leur horaire de travail. Le chronotype de chaque participant fut déterminé par un questionnaire de matinalité-vespéralité [130]. Les règles de confidentialité furent respectées tout au cours de l’étude. Six femmes utilisaient la pilule contraceptive (participantes 7i, 8c, 9c, 12i, 13i et 15c), une avait un stérilet libérant une dose minime de progestérone (participante 2i) et une autre utilisait un anneau (NuvaRing®) libérant une dose constante d’estrogène et d’un progestatif sur une période de 3 semaines (participante 11c). Pour leur participation à l’étude, les policiers recevaient une compensation financière versée par le syndicat du SPVM et les jours passés en laboratoire étaient ajoutés à leur banque de congés par la partie patronale du SPVM. Le protocole expérimental est approuvé par le Comité d’éthique de la recherche de l’Institut universitaire en santé mentale Douglas (certificats à l’Annexe 5).
11 2.2 Sommaire des expériences
Quinze policiers patrouilleurs (âge moyen ± l’écart type 30.1 ± 5.2 ans, 7 hommes de 28.9 ± 5.4 ans, 8 femmes de 31.4 ± 4.7 ans) du Service de police de la ville de Montréal (SPVM) travaillant sur des quarts de 8 à 8.5 heures selon un horaire rotatif furent recrutés. Les policiers furent évalués avant, pendant et après une série de 7 quarts de travail de nuit consécutifs (voir Tableau 1, Annexe 2 et Figure 1, Annexe 1). Les policiers furent aléatoirement assignés à l’un des 2 groupes d’étude, soit contrôle (n=9) ou intervention (n=8). Les groupes furent appariés pour l’âge, le sexe, le chronotype et l’expérience. Avec l’aide des représentants patronaux, la charge de travail fut considérée dans le recrutement des participants afin que cette variable soit comparable entre les groupes. Deux policiers ont participé à l’étude sous chacune des conditions, séparées par un an d’intervalle. Au cours de l’étude, tous les policiers travaillaient selon leur horaire habituel, lequel faisait partie d’un horaire rotatif de 35 jours (Figure 2, Annexe 1). L’intervention proposée consistait en un horaire judicieux d’exposition à la lumière et à l’obscurité. Cette intervention comportait 3 volets :
1) l’exposition à la lumière vive pendant les quarts de travail de nuit 2) le port de lunettes orangées dès le lever du soleil
3) le suivi d’un horaire régulier de 8 heures de sommeil/obscurité par jour
Dans le groupe contrôle, les policiers étaient libres de choisir leur horaire de sommeil et ne recevaient aucune instruction concernant leur exposition à la lumière et l’obscurité. Au cours des 7 quarts de nuit consécutifs (première période ambulatoire), les policiers complétèrent un agenda de sommeil, des évaluations subjectives de leur vigilance (début, milieu et fin de quart) et des tests de performance psychomotrice (début et fin de quart). De plus, le cycle veille-sommeil fut documenté par actigraphie et l’adaptation circadienne par des échantillons biologiques (urine et salive) collectés afin d’en mesurer le contenu en 6-sulphatoxy-mélatonine urinaire (UaMT6s) et en cortisol salivaire. L’exposition à la lumière fut mesurée par un macaron détecteur de lumière et par un détecteur
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de luminosité actigraphique porté au collet et au poignet respectivement. Deux visites en laboratoire d’une durée de 48 heures chacune furent planifiées avant et après les 7 quarts de travail de nuit afin de documenter la durée et la qualité du sommeil par enregistrement polysomnographique, de mesurer la vigilance et la performance en période d’éveil et de déterminer la phase de l’oscillateur circadien des policiers par mesure d’UaMT6s et de mélatonine et de cortisol salivaires. Suivant la deuxième visite en laboratoire, les policiers continuèrent de compléter l’agenda de sommeil, de porter l’actigraphe et de récolter des échantillons biologiques (urine et salive) afin d’obtenir des informations sur le retour de leur oscillateur circadien à un horaire diurne (deuxième période ambulatoire). Pendant l’étude, les participants ne pouvaient consommer de médicaments ou produits pouvant affecter leur sommeil ou leur vigilance et la prise de tout autre médicament ou produit devait être préalablement approuvée par le groupe de recherche. La consommation de café et de cigarettes était limitée à respectivement 5 tasses/jour et 10 cigarettes/jour. Les participants devaient limiter leur activité physique à environ 30 minutes par jour soit un total de 3.5 heures pendant les 7 quarts de nuit consécutifs. Il n’y avait pas de restriction concernant l’heure du jour à laquelle l’activité physique était pratiquée.
2.3 Première visite en laboratoire : évaluation initiale
Précédant la première entrée en laboratoire, chaque policier devait maintenir un horaire de sommeil nocturne le plus régulier possible pendant 5 à 7 jours (quarts de jour, quarts de soir et/ou congés). Les périodes de sommeil prévues étaient d’une durée de 8 heures et l’observance de l’horaire était vérifiée à l’aide d’appels au laboratoire au lever et au coucher et d’un agenda de sommeil. Les heures de coucher et de lever de la période préparatoire ont servi à déterminer les heures de coucher et de lever lors de la 1ère visite en laboratoire tel que décrit dans la section suivante : « Enregistrement polysomnographique ». Suite à cette période de préparation, les participants furent admis en laboratoire d’isolation temporelle en début de soirée pour une évaluation initiale de 48 heures consécutives. Un dépistage toxicologique fut effectué sur un échantillon d’urine lors de la première
13 visite en laboratoire pour s’assurer que tous les participants étaient négatifs. Lors des séjours en laboratoire, les niveaux de luminosité étaient maintenus à moins de 10 lux au niveau du regard lors des périodes d’éveils et les périodes de sommeil se déroulaient dans l’obscurité totale. Les niveaux de luminosité étaient mesurés toutes les heures à l’aide d’un photomètre de recherche (IL1400, International Light Inc., Newburyport, MA, É.-U.). Les participants étaient libres de se déplacer dans leur chambre, mais ne pouvaient pratiquer d’activité physique ou de relaxation. Les participants pouvaient occuper leur temps libre par des activités calmes tel que l’écoute de films ou de musique ou la lecture. Trois repas par jour ainsi qu’une collation étaient servis soit à + 30 min (déjeuner), +6h (dîner), +12h (souper) et +14h (collation) suivant le lever.
2.3.1 Mesures
2.3.1.1 Enregistrement polysomnographique
Les deux périodes de sommeil de 8 heures en laboratoire furent centrées sur la période moyenne de sommeil au cours des 5 à 7 jours précédant l’entrée en laboratoire : heures moyenne coucher de Heure moyenne lever de Heure 4 2 ⎟⎠± ⎞ ⎜ ⎝ ⎛ −
Le sommeil fut enregistré par polysomnographie comportant un enregistrement électroencéphalographique (EEG) central et occipital, électroocculographique (EOG) et électromyographique (EMG) du menton sur un système informatisé (Harmonie, Stellate Systems, Montréal, Qc, Can.). Un dépistage de l’apnée du sommeil et des mouvements périodiques des jambes fut effectué par l’entremise d’une thermistance bucco-nasale et d’un électromyogramme des muscles tibiaux antérieurs lors de la 1ère période de sommeil.
2.3.1.2 Performance
Lors des périodes d’éveil, la performance était mesurée objectivement à l’aide de la Tâche de vigilance psychomotrice (TVP) (PVT-192, Ambulatory Monitoring Inc., Ardsley, NY, É.-U.) [131]. Cette tâche, d’une durée de 10 minutes et effectuée sur un appareil portatif, consiste à appuyer le plus rapidement possible
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sur un bouton lorsqu’un signal visuel apparaît (décompte de millisecondes). Lors de la première entrée en laboratoire, chaque participant a complété 3 sessions de pratique afin d’éliminer l’effet d’apprentissage.
2.3.1.3 Vigilance subjective
La vigilance subjective était évaluée toutes les 20 minutes à l’aide d’une échelle visuelle analogue (EVA) de 10 cm, (De 0 : Endormi(e) à 10 : Éveillé(e)) [126, 132].
2.3.1.4 Échantillons biologiques
Un échantillon d’urine était prélevé toutes les 3 heures, au coucher, au lever et si demandé par le participant, pendant son sommeil. Ces échantillons ont été analysés en duplicata pour leur contenu en UaMT6s (Kit de radio immunoessai, Stockgrand Ltd, Surrey, GB). Des échantillons de salive étaient collectés toutes les 60 minutes pendant les périodes d’éveil ainsi qu’aux 2 heures pendant la première période de sommeil. La durée de prélèvement s’échelonnait sur 24 heures consécutives. Pendant la période de sommeil, un technicien entrait dans la chambre du participant muni d’une lampe de poche et l’éveillait doucement afin d’obtenir un échantillon. Lors de la première année d’étude, des Salivettes (tampons de coton absorbants distribués par Sarstedt Inc., Montréal, Qc, Can.) étaient utilisées pour le prélèvement pendant le sommeil. Lors de la deuxième année d’étude, les participants devaient cracher directement dans un petit gobelet. Cette technique révisée a permis d’optimiser le volume des échantillons. Les participants ne pouvaient utiliser de dentifrice et il leur était demandé de se rincer la bouche avec de l’eau (salée, si désiré) avant la prise d’un échantillon suivant un repas ou une collation. Les échantillons furent analysés en duplicata pour leur contenu en mélatonine salivaire (1ère année : Antisérum anti-mélatonine de mouton, Stockgrand Ltd, Surrey, GB; 2e année : Kit Bühlmann de détection directe par radio-immunoessai, distribué par Alpco Diagnostics, Windham, NH, É.-U.). La sensibilité de l’antisérum de Stockgrand était de 2 pg/ml et celle du kit Bühlmann 0.5 pg/ml. Les échantillons furent également analysés en duplicata ou
15 en simple (quelques échantillons si volume insuffisant) pour leur contenu en cortisol salivaire (Kit de détection par immunoessai enzymatique, Salimetrics LLC, PA, É.-U.). La sensibilité du kit de détection était de 0.012 ug/dl. Tous les échantillons collectés étaient immédiatement congelés à -20°C. L’analyse des échantillons biologiques a été effectuée par des laboratoires collaborateurs. Les mesures effectuées en laboratoire sont résumées au Tableau 2 de l’Annexe 2.
2.4 Première période ambulatoire: quarts de nuit
Les policiers étaient assignés de façon aléatoire au groupe contrôle (n=9) ou au groupe intervention (n=8) pour la durée de leurs 7 quarts de travail de nuit consécutifs. Les policiers de chaque groupe dormaient à leur domicile dans une chambre obscurcie par la pose de matériel opaque sur les fenêtres.
2.4.1 Groupe Intervention
L’intervention comportait 3 parties :
1) Pendant les 6 premières heures de leurs quarts de travail de nuit, les policiers du groupe intervention devaient s’exposer le plus souvent possible à la lampe portable de photothérapie, laquelle émettait une lumière blanche (Litebook 1.2, Litebook Company Ltd, Medicine Hat, Ab., Can.) La lampe pouvait être utilisée aussi bien au poste que dans la voiture quoique les policiers passaient la grande majorité de leur temps sur la route. À la fin de la première année, nous avons réalisé que les policiers devaient être encouragés à s’exposer plus souvent à la lumière vive et avons ajouté comme instruction un minimum de 10 minutes d’exposition par heure.
2) Dès le lever du soleil et ce jusqu’à leur coucher, les policiers devaient porter des lunettes orangées (Blue-blockers; bloquant à 100% les longueurs d’ondes de 400 à 540nm, Telemedoptique Inc, Québec, Qc, Can.). Les policiers devaient aussi porter les lunettes s’ils se levaient pendant ou avant la fin de leur période diurne de sommeil. Le choix des lunettes orangées prend avantage de la plus
16
grande sensibilité de l’oscillateur circadien aux longueurs d’onde courtes [97-102]. Une efficacité supérieure de ces lunettes à contrer l’effet de suppression de la mélatonine fut rapportée comparativement à des lunettes gris neutre ayant une transmittance d’environ 50% [134].
3) Des périodes diurnes de sommeil/obscurité d’une durée de 8 heures étaient planifiées pour débuter 2 heures après la fin des quarts de travail de nuit. Les siestes à la maison ou pendant les quarts de travail étaient découragées.
2.4.2 Groupe contrôle
Les policiers du groupe contrôle ne recevaient ni lampe, ni lunettes et aucune instruction concernant le port de lunettes et leur exposition à la lumière et à l’obscurité. Ils suivaient leur horaire habituel de sommeil et bien que les siestes n’étaient pas encouragées, elles n’étaient pas interdites.
2.4.3 Mesures
Chaque policier recevait un cahier d’expérience contenant le protocole ambulatoire, les instructions et les listes de contrôle pour les différentes tâches à effectuer, un agenda de sommeil à compléter quotidiennement et les questionnaires. Ils recevaient aussi une trousse incluant tout le matériel nécessaire à la prise des échantillons et à l’application de l’intervention (si applicable). Les policiers inscrivaient leur consommation quotidienne de café, thé, médicament ou produit naturel (préalablement approuvé par l’équipe) ainsi que l’intensité et la durée des périodes d’exercice. De plus, les policiers du groupe intervention devaient rapporter le temps d’exposition à la lampe de photothérapie et de port de lunettes. Les mesures effectuées en ambulatoire sont résumées au Tableau 2 de l’Annexe 2.
2.4.3.1 Performance
Au début et à la fin de chaque quart, les policiers effectuaient une session de 10 minutes sur la TVP.
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2.4.3.2 Vigilance subjective
Au début, au milieu et à la fin de chaque quart de travail de nuit, les policiers évaluaient leur vigilance subjective à l’aide d’une EVA identique à celle utilisée en laboratoire.
2.4.3.3 Échantillons biologiques
Afin d’évaluer l’adaptation circadienne des policiers au travail de nuit, ceux-ci récoltaient un échantillon d’urine au coucher, au lever et pendant la période de sommeil (s’il y avait lieu). Les échantillons récoltés pendant le sommeil et au lever ont été analysés pour leur contenu en UaMT6s afin de déterminer la quantité totale excrétée pendant le sommeil. Les policiers récoltaient aussi des échantillons de salive toutes les 20 minutes dans l’heure précédant et dans l’heure suivant la période de sommeil principale à l’aide de Salivettes (Sarstedt Inc., Montréal, Qc, Can.). Il était demandé aux participants de se rincer la bouche avec de l’eau (salée, si désiré) avant la prise de chacun des échantillons. Ils devaient aussi attendre d’avoir récolté les 3 échantillons avant de manger ou se brosser les dents. Ces échantillons ont été analysés pour leur contenu en cortisol. Les policiers notaient les détails concernant chaque prise d’échantillon (numéro d’échantillon, date, heure, volume (si urine) et commentaires) dans le tableau approprié du cahier d’expérience.
2.4.3.4 Sommeil et niveaux de luminosité
Les policiers devaient appeler au laboratoire lors de chaque coucher et lever et compléter un agenda de sommeil. La profondeur et la qualité de chaque période principale de sommeil étaient subjectivement évaluées sur des échelles nominales à 7 niveaux respectivement : « Extrêmement léger (0), Très léger (1), Léger (2), Moyen (3), Profond (4), Très profond (5) ou Extrêmement profond (6) » et « Extrêmement mauvais (0), Très mauvais (1), Mauvais (2), Moyen (3), Bon (4), Très bon (5) ou Extrêmement bon (6) » (questionnaire post-sommeil). Les niveaux d’exposition à la lumière ainsi que l’organisation du cycle veille/sommeil étaient mesurés par le port d’un actigraphe au poignet non-dominant, lequel
18
comportait un détecteur de luminosité (Actiwatch AW-L, Mini-Mitter Co. Inc., Sunriver, OR, É.-U.). L’actigraphe était porté en tout temps sauf lors de la douche ou du bain et pouvait être retiré lors de séances d’activité physique. Les niveaux de luminosité étaient aussi mesurés plus près des yeux par un macaron détecteur de lumière porté sur les vêtements, généralement au collet (Micro Light Sensor, Ambulatory Monitoring, Ardsley, NY, É.-U.). Le macaron devait être porté en tout temps sauf lors de la douche ou du bain et pouvait être retiré lors de séances d’activité physique. Lors des périodes de sommeil, il était déposé sur la table de chevet. Les policiers devaient inscrire tout événement concernant le port de l’actigraphe ou du macaron dans le cahier d’expérience.
2.4.3.5 Charge de travail
À la fin de chaque quart de travail, les policiers évaluaient subjectivement leur charge de travail physique et psychologique, leur quantité de travail et la nature stressante de leur quart de travail sur une EVA de 10 cm (De 0 : Faible à 10 : Élevée).
2.4.3.6 Échelle d’impact d’événements traumatisants (IET)
Suivant la série de 7 quarts de travail de nuit, les policiers complétaient la version française de l’échelle révisée d’impact d’événements traumatisants (IET) [133] afin de vérifier s’ils avaient dû faire face à un événement traumatisant et comment ils en avaient été affectés si tel était le cas.
2.5 Deuxième visite en laboratoire: évaluation finale
Suivant leur dernier quart de travail de nuit, les policiers se rendaient directement au laboratoire pour une deuxième visite d’une durée de 48 heures. Cette visite visait à évaluer de nouveau la phase circadienne et les différents paramètres tel que le sommeil, la performance et la vigilance subjective. Lors de cette 2e visite, les mesures étaient les mêmes que lors de la 1ère à l’exception des périodes de sommeil diurnes de 8 heures qui étaient planifiées pour débuter 2 heures après la fin du quart de travail et ce, pour tous les policiers.
19 2.6 Deuxième période ambulatoire: retour à un horaire diurne
Suivant la deuxième visite en laboratoire, les policiers continuaient à prendre des échantillons d’urine et de salive, à compléter l’agenda de sommeil, le questionnaire post-sommeil et à porter l’actigraphe et le macaron pour une période de 5 jours. Au cours de cette période, ils étaient en congé et retournaient sur un horaire conventionnel de jour. Ces données ont été récoltées afin d’évaluer le retour à un horaire de jour suivant une semaine de travail de nuit. Pendant cette période, les policiers étaient libres de choisir leur horaire de sommeil/obscurité.
3. Analyses statistiques
3.1 Participants et données exclusLes participants et/ou données exclus et/ou manquants sont résumés aux Tableaux 1, 2 et 3 de l’Annexe 6. De manière générale, des données ou participants ont été exclus des analyses pour des raisons de respect du protocole ou pour des raisons techniques. Les détails sur les exclusions se trouvent à l’Annexe 6.
3.2 Traitement des données
Préalablement aux analyses statistiques, la normalité de la distribution des différentes données a été vérifiée. Lorsque nécessaire, certaines données ont été transformées afin d’en normaliser la distribution.
3.2.1 Laboratoire : Visites 1 et 2
3.2.1.1 Sommeil (enregistrement polysomnographique)
Tous les enregistrements de sommeil ont été analysés par une même technicienne par époque de 20 ou 30 secondes selon une méthode standardisée [135]. La latence à l’endormissement (LE), la latence au sommeil paradoxal (LSP), le temps total de sommeil (TTS) l’efficacité du sommeil (ES), le temps d’éveil après l’endormissement (TEAE) et le nombre de réveils furent obtenus suite à cette analyse des enregistrements de sommeil. Le pourcentage de temps passé dans chacun des stades de sommeil (éveil, stades 1, 2, 3, 4, sommeil paradoxal (SP)) et
20
sommeil lent profond (SLP, somme des stades 3 et 4)) ainsi que le nombre de minutes de chaque stade de sommeil par tiers de période de sommeil furent aussi obtenus (plus de détails sur les paramètres du sommeil à l’Annexe 7). La 1ère période de sommeil de chaque visite (Figure 1, Annexe 1 : PS 1L de la visite 1 et PS 3L de la visite 2) a été exclue des analyses puisque ces 2 périodes de sommeil sont considérées comme périodes d’adaptation et que de plus, les participants étaient réveillés aux 2 heures pour la prise d’échantillons de salive. Ce sont donc les 2e périodes de sommeil (Figure 1, Annexe 1 : PS 2L de la visite 1 et PS 4L de la visite 2) qui furent retenues pour les analyses polysomnographiques. Le TEAE, le % de stade 1, la LE et le nombre de minutes d’éveil et de stade 1 par tiers de période de sommeil ont été transformés par une fonction logarithmique (log(x) pour le TEAE et log(x+1) pour les autres) afin de normaliser la distribution des données.
3.2.1.2 Performance
Pour chaque test effectué sur la TVP, le programme ReactPVT (PVT-192 Data Analyser, Version 1.1.05, ©1999, Ambulatory Monitoring Inc., Ardsley, NY, É.-U.) calculait différents paramètres. Quatre de ces paramètres ont été sélectionnés pour les analyses : 1) le temps de réaction (TR) moyen des 10% supérieurs, 2) le TR médian, 3) la vitesse moyenne des 10% inférieures, 4) le nombre d’épisodes d’inattention (TR>500ms) (détails sur les paramètres de la TVP à l’Annexe 7). Les TRs (exprimés en s) ont été transformés par une fonction réciproque ⎟⎟
⎠ ⎞ ⎜⎜ ⎝ ⎛ ) ( 1 s TR
afin d’en normaliser la distribution. La réciproque du TR correspond ainsi à la vitesse de réaction en s-1. Le nombre d’épisodes d’inattention a été transformé par une fonction logarithmique (log (x+1)) afin d’en normaliser la distribution. La moyenne des données des 2 périodes d’éveil suivant le sommeil en laboratoire a été calculée pour chaque visite par blocs de 4 heures à partir du lever (i.e. à partir de l’heure d’ouverture des lumières par le technicien).
21
3.2.1.3 Vigilance subjective
Les scores absolus des EVA ont été transformés en % de la vigilance subjective maximale. La moyenne des données des 2 périodes d’éveil suivant le sommeil en laboratoire a été calculée par blocs de 2 heures à partir du lever pour chaque visite. Un seul point manquant fut rencontré (14-16 heures d’éveil, visite 2, participant 11c) et estimé à l’aide d’une formule de régression (voir l’Encadré 1 à l’Annexe 8, [1]). Un degré de liberté a été soustrait des facteurs d’erreurs pour tenir compte de cette estimation.
3.2.1.4 UaMT6s
Le point milieu de l’excrétion d’UaMT6s a été utilisé comme marqueur de la phase circadienne pour chacun des participants et des visites (détails des calculs du point milieu à l’Annexe 8). Lorsque les quantités étaient non détectables, la valeur de 0 ng/ml était utilisée. Le changement de phase (Φ) de la visite 1 à la visite 2 a été calculé pour chaque participant sur la base des points milieux trouvés : Φ (visite 1) – Φ (visite 2). Ainsi, par convention, un changement de phase négatif correspondait à un délai de phase et positif à une avance de phase. Huit points manquants (un échantillon égaré et 7 pour lesquels le volume n’avait pas été noté) ont été estimé en effectuant la moyenne du taux d’excrétion de l’échantillon précédant et de l’échantillon suivant. Pour chacun des tests statistiques, le nombre de degrés de liberté des facteurs d’erreur a été ajusté afin de tenir compte de ces estimations (soustraction de 8 degrés de liberté de chacun des facteurs d’erreur).
3.2.1.5 Mélatonine salivaire
Lorsque les quantités de mélatonine salivaire étaient non détectables, la valeur de 0 pg/ml était attribuée. L’heure de l’acrophase (i.e. point maximum) de la courbe de mélatonine salivaire a été utilisée comme marqueur de la phase circadienne pour chacun des participants et des visites. L’acrophase de la mélatonine salivaire a été déterminée par une régression harmonique triple [136]. Le changement de phase (Φ) entre les visites a été calculé pour chaque participant comme suit : Φ
22
(visite 1) – Φ (visite 2). L’amplitude de la courbe de sécrétion de la mélatonine salivaire fut basée sur la 1ère harmonique et calculée comme suit : (point maximum – point minimum)/2 [81, 137]).
3.2.1.6 Cortisol salivaire
Lorsque les quantités de cortisol salivaire étaient non détectables, la valeur de la limite de détection inférieure était utilisée soit 0.0103 ug/dl. L’heure de l’acrophase (i.e. point maximum) du cortisol salivaire a été utilisée comme marqueur de la phase circadienne pour chacun des participants et des visites. L’acrophase du cortisol salivaire a été déterminée par une régression harmonique simple [127]. Le changement de phase (Φ) entre les visites a été calculé pour chaque participant comme suit : Φ (visite 1) – Φ (visite 2). Dû à un volume insuffisant, il n’a pas été possible de mesurer la quantité de cortisol dans les 3 échantillons prélevés pendant la période de sommeil 1L (Visite 1) pour le participant 1c. Cependant, ses données ont été conservées puisqu’il a tout de même été possible d’appliquer la régression harmonique sur sa série temporelle de 13.31 heures.
3.2.2 Première période ambulatoire 3.2.2.1 Performance
Neuf tests n’avaient pas été complétés par les participants, les valeurs manquantes ont été estimées (plus de détails sur la méthode d’estimation à l’Annexe 8). Pour chacun des tests statistiques, le nombre de degrés de liberté des facteurs d’erreur a été ajusté afin de tenir compte de ces estimations (soustraction de 9 degrés de liberté de chacun des facteurs d’erreur).
3.2.2.2 Vigilance subjective
Six tests n’avaient pas été complétés par les participants, les valeurs manquantes ont été estimées de la même manière que les données de performance manquantes (voir Annexe 8). Le nombre de degré de liberté des facteurs d’erreur a été ajusté
23 afin de tenir compte des ces estimations (soustraction de 6 degrés de liberté de chacun des facteurs d’erreur).
3.2.2.3 UaMT6s
Le taux horaire d’excrétion pour chaque période de sommeil a été calculé tel que décrit à l’Annexe 8. Une donnée manquante a été estimée (PS 2A, participant 11c) puisque l’échantillon n’avait pas été prélevé au lever. Le taux d’excrétion a été estimé en effectuant la moyenne du taux d’excrétion de la période de sommeil précédente et de la suivante. Malgré cette estimation les données ont été analysées comme s’il n’y avait pas eu d’estimation.
3.2.2.4 Ratio de cortisol
La sécrétion de cortisol a été exprimée sous forme de ratio pour chacune des périodes de sommeil : ) / ( ) / ( dl pg coucher au cortisol de sécrétion de X dl pg lever au cortisol de sécrétion de X cortisol de Ratio =
Le ratio de cortisol a été utilisé puisqu’une plus grande sécrétion de cortisol au lever qu’au coucher est associée à une meilleure adaptation à l’horaire de veille-sommeil [138].
3.2.2.5 Actigraphie
Les données récoltées par actigraphie pendant les périodes de sommeil ont été soumises à une régression logistique [2]. Cette approche est considérée comme supérieure lorsque le sommeil est perturbé. [139]. La formule et les détails qui s’y rapportent se retrouvent à l’Encadré 1 de l’Annexe 7. Cette formule permet de calculer une probabilité de sommeil (PrS) pour chaque époque d’une minute. Les heures de coucher et de lever étaient basées sur l’agenda de sommeil. Différents paramètres du sommeil ont été déterminés : la latence à l’endormissement (LE), le temps total de sommeil (TTS), le nombre de réveils, l’efficacité du sommeil (ES) et le temps d’éveil après l’endormissement (TEAE) (plus de détails sur les paramètres du sommeil à l’Annexe 7). Les latences à l’endormissement ont été
24
transformées par une fonction logarithmique (log(x+1)) afin de normaliser leur distribution. Pour chacun des paramètres et des participants, une moyenne a été calculée pour les périodes de sommeil 1A et 2A, 3A et 4A ainsi que 5A et 6A.
3.2.2.6 Patron d’exposition à la lumière
Détecteur de luminosité actigraphique : L’actigraphe emmagasinait une mesure
de luminosité en lux à chaque minute avec une sensibilité variant de 0.1 à 150 000 lux. Les données où l’actigraphe n’était pas porté par le sujet pour une période de plus de 3.5 h consécutives étaient éliminées. Toutes les données ont été conservées sauf pour 2 participants (1t, une période de 5 heures et 7t, une période de 5 heures et une de 9 heures). Pour chacun des participants, la moyenne de 6 jours (jours d’expérimentation 3 à 9) a été calculée par blocs d’une heure sur une période de 24 h allant de 22h00 à 21h59. Afin d’en normaliser la distribution, les données obtenues ont été transformées par une fonction logarithmique (log(x+1)).
Macaron : Le macaron emmagasinait une mesure moyenne de luminosité en lux
à chaque minute avec une sensibilité variant de 0 à 4 000 lux. Les données récoltées par le macaron ont été purifiées de la même façon que les données récoltées par l’actigraphe. L’oubli du port du macaron était cependant plus fréquent qu’avec l’actigraphe. Ainsi, des données ont dû être retirées pour 8 participants, pour des périodes variant entre 3.5 h jusqu’à 39 h consécutives, un minimum de 72.92% des données ont été conservées pour chacun des participants. Pour chacun des participants, la moyenne de 6 jours (jours d’expérimentation 3 à 9) a été calculée par blocs d’une heure sur une période de 24 h allant de 22h00 à 21h59. Afin d’en normaliser la distribution, les données obtenues ont été transformées par une fonction logarithmique (log(x+1)).
Port des lunettes : Les participants du groupe intervention rapportaient les heures
pendant lesquelles ils avaient porté les lunettes à lentilles orangées. Les participants du groupe contrôle n’ont pas documenté le port de lunettes de soleil lors de leur retour à la maison. Deux séries d’analyses sont présentées, avec et
25 sans correction pour le port des lunettes orangées. La valeur de 0 lux a été attribuée aux données de luminosité récoltées lors du port des lunettes orangées par les policiers du groupe intervention.
3.2.2.7 Charge de travail
Pour chacun des participants, la moyenne des scores absolus des EVA (de 0 : Faible à 10 : Élevé) de chacun des critères d’évaluation (charge physique, charge psychologique, nature stressante du travail et quantité de travail) a été calculée pour l’ensemble des 7 quarts de travail.
3.2.3 Deuxième période ambulatoire 3.2.3.1 UaMT6s et ratio de cortisol
Pour chacun des participants, la moyenne des taux horaires d’excrétion d’UaMT6s et des ratios de sécrétion du cortisol salivaire a été calculée pour les périodes de sommeil 7A et 8A et pour les périodes de sommeil 9A et 10A.
3.2.3.2 Actigraphie
Le TEAE a été transformé par une fonction logarithmique (log x) afin d’en normaliser la distribution. Pour chacun des participants, la moyenne des paramètres a été calculée pour les périodes de sommeil 7A et 8A ainsi que 9A, 10A, et 11A.
3.3 Tests statistiques
Le niveau de signification était p<0.05. Les ANOVAs ont été effectuées à l’aide du programme Datasim (Version 1.1, ©1988, par Drake R. Bradley, Lewiston, ME, É.-U.). Lorsqu’une ANOVA révélait une interaction significative entre les facteurs étudiés, un test d’effet simple était appliqué, si un effet principal s’avérait significatif, le test de Tukey’s était utilisé pour les analyses post-hoc. Les tests de t ont été effectués à l’aide d’Excel (Microsoft® Excel 2002). Certaines données qui ne pouvaient être transformées ont été analysées à l’aide de tests non paramétriques (Kruskal Wallis, Friedman et Wilcoxon). Le test de Wilcoxon était
26
appliqué à répétition pour les analyses post-hoc et la correction de Bonferroni était appliquée. Les régressions harmoniques ont été effectuées sur un programme maison (Gracieuseté de l’équipe du professeur C.A. Czeisler, Hôpital Brigham and Women’s, Université Harvard, Faculté de médecine, Boston, MA, É.-U). Le nombre de données estimées est rapporté aux Tableaux 1, 2 et 3 de l’Annexe 6.
3.3.1 Tests de t
L’âge, le chronotype, les heures de début, de fin et la durée des quarts de travail de nuit, le nombre d’années en tant que policier, le nombre d’années sur l’horaire actuel, le nombre d’années sur des quarts rotatifs et/ou de nuit, les heures de lever et de coucher et la durée moyenne des périodes de sommeil lors de la période préparatoire, de la 1ère et de la 2e période ambulatoire, le changement de phase des 3 marqueurs circadiens (UaMT6s, mélatonine et cortisol salivaires) et les critères de la charge de travail ont été comparés entre les groupes par des tests de t bilatéraux pour groupes non appariés en considérant une variance égale.
3.3.2 ANOVAs 3.3.2.1 Laboratoire
Les différents paramètres et stade de sommeil ont été comparés entre les groupes par une ANOVA mixte à 2 facteurs : Groupe (contrôle ou intervention, entre participants) X Visite (1 ou 2, mesure répétée). La durée en minutes de chaque stade de sommeil par tiers de période de sommeil a été comparée entre les groupes par une ANOVA mixte à 3 facteurs : Groupe (contrôle ou intervention), Visite (1 ou 2) et Tiers de nuit (1er, 2e ou 3e tiers).
Les différents paramètres de la TVP et la vigilance subjective en laboratoire ont été comparés entre les groupes par une ANOVA mixte à 3 facteurs : Groupe (contrôle ou intervention) X Visite (1 ou 2) X Nombre d’heures d’éveil (TVP : 0-4…12-16h après le réveil, vigilance : 0-2h…14-16h après le réveil).
27 La quantité totale d’UaMT6s excrétée pour 24 h, l’heure du point milieu de l’UaMT6s, l’amplitude et l’heure de l’acrophase de la mélatonine et du cortisol salivaires ont été comparées entre les groupes par une ANOVA mixte à deux facteurs : Groupe (contrôle ou intervention) X Visite (1 ou 2).
3.3.2.2 Première période ambulatoire
Les différents paramètres de la TVP et la vigilance subjective ont été comparés entre les groupes par une ANOVA mixte à 3 facteurs : Groupe (contrôle ou intervention) X Quart de travail (1 à 7) X Moment du test (début, milieu (vigilance seulement) ou fin du quart de travail).
Les paramètres du sommeil basé sur l’actigraphie ainsi que la profondeur et la qualité subjective du sommeil lors des périodes de sommeil diurnes ont été comparés entre les groupes par une ANOVA mixte à 2 facteurs : Groupe (contrôle ou intervention) X Période de sommeil (actigraphie : 1&2A, 3&4A ou 5&6A, profondeur et qualité :1A à 6A).
Les données de luminosité ont été comparées entre les groupes par une ANOVA mixte à 2 facteurs : Groupe (contrôle ou intervention) X Heure du jour (22h00 à 22h59, 23h00 à 23h59…21h00 à 21h59).
3.3.2.3 Deuxième période ambulatoire
Les taux d’excrétion d’UaMT6s, les ratios de cortisol, les paramètres du sommeil déterminés par actigraphie ainsi que la profondeur et la qualité subjective du sommeil ont été comparés entre les groupes par une ANOVA mixte à deux facteurs : Groupe (contrôle ou intervention) et Période de sommeil (aMT6s et cortisol : 7&8A ou 9&10A, actigraphie : 7&8A ou 9&10&11A, profondeur et qualité : 7A à 11A).
28
3.3.3 Tests non paramétriques
Les données d’UaMT6s et de cortisol de la 1ère période ambulatoire n’étaient pas normalement distribuées et ont été analysées à l’aide de tests statistiques non paramétriques. L’effet principal de groupe a été évalué par un test de KrusKal Wallis (entre participants). L’effet principal de période de sommeil (Figure 1, Annexe 1 : PS 1A à 6A) par un test de Friedman (mesure répétée) et l’interaction par un test de Kruskal Wallis. Les analyses supplémentaires entre les périodes de sommeil ont été effectuées par des tests de Wilcoxon.
4. Résultats
Sauf indication contraire, les valeurs sont exprimées par la moyenne ± l’erreur standard (ES). Lorsque les degrés de liberté (dl) devaient être ajustés suite à une ou des estimations, ils sont rapportés tel quel (i.e. ajustés).
4.1 Général
4.1.1 Données descriptives
L’âge moyen ± l’écart type (ET) des policiers du groupe contrôle et du groupe intervention était respectivement de 30.33 ± 4.12 et 29.75 ± 6.50 ans. Un test de t a révélé que l’âge moyen des 2 groupes était comparable (t(15)=0.22; p=0.83 (bilatéral)).
Pour chacun des groupes, le chronotype était considéré comme modéré i.e. ni du matin, ni du soir (score moyen ± ET, Contrôle : 46.56 ± 11.66, Intervention : 49.31 ± 9.13). Le chronotype moyen était aussi comparable entre les 2 groupes (t(15)=-0.54; p=0.60 (bilatéral)).
Le nombre d’années en tant que policier (t(15)=-0.23; p=0.82 (bilatéral)), le nombre d’années sur l’horaire actuel (t(15)=-0.41; p=0.69 (bilatéral)) et le nombre d’années sur des quarts rotatifs et/ou de nuit (t(15)=0.05; p=0.96 (bilatéral)) était
29 comparable entre les groupes. Les valeurs pour chaque participant et les moyennes pour chaque groupe se trouvent au Tableau 1 de l’Annexe 2.
Au cours des 7 quarts de travail de nuit, la quantité de café et de thé consommée par les policiers n’a pas excédé la limite de 5 cafés/thés par jour. En moyenne, les policiers du groupe contrôle ont consommé 0.93 ± 0.34 café et 0.02 ± 0.02 thé par jour et les policiers du groupe intervention 0.11 ± 0.05 café et 0.44 ± 0.34 thé par jour. Des tests de t ont révélé que la quantité de thé consommé dans les 2 groupes était comparable (t(15)=-1.14; p=0.27 (bilatéral)), mais que les policiers du groupe contrôle avaient consommé significativement plus de café (t(15) =2.28; p=0.04 (bilatéral)) que ceux du groupe intervention. Tous les policiers étaient non-fumeurs. En moyenne, les policiers n’ont pas excédé 3.5 heures d’exercice pendant les 7 quarts de travail (Contrôle : 1.57 ± 0.49 heures, Intervention : 3.08 ± 1.09 heures, [t(15)=-1.31; p=0.21 (bilatéral)]) pour une moyenne quotidienne de 13.5 ± 4.2 min chez les policiers du groupe contrôle et de 26.4 ± 9.3 min chez ceux du groupe intervention.
4.1.2 Horaire de sommeil nocturne précédant l’entrée en laboratoire
Respectivement, les heures moyennes de coucher et de lever ± ES étaient de 22h49 ± 0h57 et 6h49 ± 0h52 pour les policiers du groupe contrôle et 22h39 ± 0h45 et 6h39 ± 0h45 pour les policiers du groupe intervention. Les heures moyennes de coucher (t(15)=0.41; p=0.69) et de lever (t(15)=0.44, p=0.67) ainsi que la durée moyenne des périodes de sommeil des policiers (Contrôle : 8 ± 0.19 heures, Intervention : 8 ± 0.66 heures, [t(15)=0.005; p=0.996]) étaient comparables entre les deux groupes (pour plus de détail, voir le Tableau 5, Annexe 2).
4.2 Laboratoire
4.2.1 Sommeil : enregistrement polysomnographique
Les ANOVAs n’ont révélé aucune interaction entre les groupes et les visites et aucun effet principal de groupe ou de visite et ce, pour tous les paramètres du
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sommeil : LE, TEAE, nombre de réveils, LSP, ES et TTS ainsi que pour le % des différents stades de sommeil : 1, 2, 3, 4, SLP et SP (voir Tableaux 1 et 2, Annexe 3, pour les valeurs de F et de p). Les paramètres et stades du sommeil étaient donc comparables entre les groupes et les visites (voir Tableau 3, Annexe 2).
Pour les analyses des tiers de période de sommeil, les ANOVAs ont révélé un effet principal significatif du tiers de période de sommeil pour le nombre de minutes d’éveil, de stade 2, 3, 4, de SLP et de SP et une tendance pour un effet principal du tiers de période de sommeil pour le nombre de minutes de stade 1 (voir Tableau 3, Annexe 3, pour les valeurs de F et de p). Plus précisément, des tests de Tukey ont révélé que le nombre de minutes d’éveil, de stade 2 et de SP étaient significativement plus élevés lors des 2e et 3e tiers que lors du 1er tiers des périodes de sommeil (p<0.01). De plus, le nombre de minutes de stade 3 et 4 et de SLP étaient significativement plus élevés lors du 1er tiers que lors des 2e et 3e tiers des périodes de sommeil (p<0.01) (voir Figure 3, Annexe 1). Ces mêmes analyses n’ont révélé aucune interaction significative entre les groupes et les visites et aucun effet principal de groupe ou de visite et ce, pour tous les stades de sommeil (voir Tableau 3, Annexe 3, pour valeurs de F et de p). Il n’y avait donc pas de différence significative entre les groupes et les visites au niveau de la structure des périodes de sommeil.
4.2.2 Performance
4.2.2.1 Vitesse moyenne des 10% supérieures, vitesse médiane et vitesse moyenne des 10% inférieures
Tel qu’illustré à la Figure 4 de l’Annexe 1, la performance entre les 2 groupes était comparable lors de la 1ère visite en laboratoire. La performance des policiers du groupe intervention semblait plus stable au cours de la nuit lors de la 2e visite en laboratoire que celle des policiers du groupe contrôle. Ces différences n’ont cependant pas atteint un niveau significatif dans l’échantillon étudié. Ainsi, aucun effet principal de groupe ou interaction entre les groupes et les heures d’éveil ou
31 entre les groupes et les visites n’a été observé pour ces 3 paramètres (voir Tableau 4, Annexe 3, pour les valeurs de F et de p).
Les ANOVAs ont cependant révélé un effet principal significatif des visites pour les trois paramètres : les policiers étaient en moyenne plus rapides, donc plus performants, lors de la 1ère visite en laboratoire que lors de la 2e visite. Respectivement, la vitesse moyenne des 10% supérieures (F(1,15)=17.43; p=0.001), la vitesse médiane (F(1,15)=16.8; p=0.001) et la vitesse moyenne des 10% inférieures (F(1,15)=14.49; p=0.002) étaient de 5.46 ± 0.04 s-1, 4.45 ± 0.05 s -1 et 3.14 ± 0.06 s-1 lors de la 1ère visite et de 5.14 ± 0.06 s-1, 4.05 ± 0.07 s-1 et 2.66 ± 0.10 s-1 lors de la 2e visite.
Une forte tendance pour une interaction entre les heures d’éveil et les visites a été observée pour la vitesse moyenne des 10% inférieures (F(3,45)=2.76; p=0.053). Des tests d’effet simple entre les heures d’éveil pour chacune des visites ont révélé que la vitesse moyenne des 10% inférieures était stable au cours de la journée lors de la 1ère visite en laboratoire (p=0.57), mais variait au cours de la nuit lors de la 2e visite (p=0.02). Plus précisément, pour cette variable, les policiers étaient plus rapides en début d’éveil (i.e. après 0 à 4 heures d’éveil) qu’en fin d’éveil (i.e. après 12 à 16 heures d’éveil) lors de leur 2e visite en laboratoire (p<0.01). Des tests d’effet simple entre les visites pour les heures d’éveil a révélé que les policiers étaient plus rapides pour cette variable après 8 à 16 heures d’éveil lors de la 1ère visite en laboratoire que lors de la 2e visite (p<0.05). Une forte tendance pour un effet principal des heures d’éveil a aussi été observée pour la vitesse médiane (p=0.06). Cependant, l’ANOVA n’a révélé aucune interaction significative entre les heures d’éveil et les visites pour la vitesse moyenne des 10% supérieures (F(3,45)=0.61; p=0.61) et la vitesse médiane (F(3,45)=2.16; p=0.11), ou entre les 3 facteurs (Groupe, heures d’éveil et visite, [ F(3,45)=065; p=0.69]).
