Que se passe-t-il dans notre cerveau lorsque nous dormons ?

Le sommeil est l'un des processus physiologiques les plus importants pour notre organisme, mais il est souvent sous-estimé dans la frénésie de la vie quotidienne. Bien dormir ne permet pas seulement au corps de se reposer, mais c'est aussi essentiel pour le maintien du bien-être physique et mental.

Lorsque nous dormons, notre cerveau ne se "déconnecte" pas simplement de l'état de veille ; en réalité, il continue de travailler activement, menant à bien une série de processus fondamentaux pour notre santé. Le cerveau entre en effet dans une phase très complexe où il réorganise les informations et répare les tissus, préparant ainsi notre organisme à affronter la journée suivante de manière reposée.

Les cycles du sommeil : un parcours en plusieurs phases

Le sommeil n'est jamais un processus linéaire et uniforme, mais plutôt une alternance cyclique de différentes phases tout au long de la nuit. Ce cycle se divise en périodes de sommeil léger, profond et REM, d'une durée moyenne d'environ 90 minutes, qui se répètent plusieurs fois jusqu'au réveil.

Il existe deux principales phases de sommeil : NREM (Non-REM) et REM (mouvements oculaires rapides) ; voyons les caractéristiques et fonctions principales de chacune.

• Sommeil NREM : sommeil léger et profond

Cette phase est composée de trois stades et se concentre principalement au début de la nuit.

Première phase : transition entre la veille et le sommeil. Très courte, elle permet au rythme cardiaque de ralentir et aux muscles de se détendre, bien qu'il puisse parfois y avoir des secousses musculaires soudaines (myoclonies).

Deuxième phase : le corps commence à se préparer pour le véritable repos. L'activité cérébrale diminue, la température corporelle baisse et la respiration se régularise.

Troisième phase : sommeil profond, la plus régénératrice. Le corps est complètement détendu, la fréquence respiratoire et la pression artérielle atteignent leurs niveaux les plus bas, et le cerveau commence à produire des ondes cérébrales plus lentes, appelées ondes delta. C'est à ce moment-là que le corps régénère les tissus, renforce le système immunitaire et consolide la mémoire procédurale (tout ce qui est lié aux compétences motrices et aux gestes automatiques).

• Sommeil REM

Environ 70 à 90 minutes après l'endormissement, commence la phase la plus intense. L'activité cérébrale est élevée, presque comparable à celle observée pendant l'état de veille, et les yeux sont engagés dans une série de mouvements rapides, d'où le nom de cette phase. 

Pendant le sommeil REM, la quasi-totalité des rêves se produit, car le cerveau traite toutes les informations acquises au cours de la journée, les consolidant et stimulant la créativité. Les yeux, bien que fermés, sont la seule partie du corps à bouger, tandis que les autres muscles sont pratiquement paralysés. Ces moments sont cruciaux pour renforcer la mémoire émotionnelle et cognitive, ainsi que pour équilibrer l'humeur de l'individu. Les phases REM s'allongent et deviennent plus fréquentes à l'approche du matin.

Pour garantir un sommeil réparateur de bonne qualité, il est important que ces cycles s'alternent correctement tout au long de la nuit, permettant au cerveau de compléter toutes ses fonctions de restauration et de régulation.

Comment le cerveau est "nettoyé" pendant le sommeil

L'une des fonctions les plus étonnantes du cerveau est celle de nettoyer les toxines accumulées pendant la journée. Ce processus, récemment découvert, est rendu possible par le système glymphatique, un réseau de drainage particulier, qui contribue au bien-être cérébral et aide à prévenir des maladies neurodégénératives comme Alzheimer.

Ce mécanisme de nettoyage implique les cellules gliales (cellules de soutien). Pendant la période de veille, le cerveau est naturellement actif dans la production de certaines substances de déchets telles que des protéines, des neurotransmetteurs usés et d'autres toxines (comme la bêta-amyloïde, liée à la maladie d'Alzheimer). On a également observé que chez les patients atteints d'Alzheimer, le système glymphatique est nettement moins efficace, ce qui pourrait expliquer une accumulation plus importante de plaques de bêta-amyloïde dans le cerveau.

Comme le cerveau ne dispose pas d'un système lymphatique conventionnel pour éliminer ces substances, le système glymphatique entre en jeu principalement pendant le sommeil. Le liquide céphalorachidien est pompé à travers le tissu cérébral, collectant tous les déchets métaboliques pour ensuite les transporter hors du cerveau, où ils seront éliminés. Ce processus se déroule pendant le sommeil profond, lorsque l'espace entre les cellules cérébrales se dilate, facilitant le passage du liquide céphalorachidien et assurant un nettoyage plus efficace.

La mémoire et le sommeil : organisation des informations

Pendant les cycles de sommeil, le cerveau procède à un traitement complexe des données recueillies pendant la journée, sélectionnant ce qui doit être retenu et transféré de la mémoire à court terme à la mémoire à long terme.

Deux types de mémoire principaux sont influencés et consolidés par le sommeil :

• La mémoire déclarative : liée aux faits, informations et événements que nous acquérons quotidiennement, et influencée pendant le sommeil NREM. De nombreuses études montrent que dormir juste après avoir étudié ou acquis de nouvelles informations aide à consolider les connaissances dans la mémoire.
• La mémoire procédurale : concerne les compétences motrices et automatiques, telles que l'apprentissage d'un instrument ou la conduite d'une bicyclette. Dans ce cas, la phase REM est essentielle pour affiner les compétences apprises durant la journée.

D'après les études de Chiara Cirelli et Giulio Tononi, chercheurs à l'Université du Wisconsin-Madison, une nouvelle hypothèse a émergé, appelée « homéostasie synaptique » (SHY), selon laquelle « le sommeil est le moyen par lequel nous préservons notre plasticité neuronale, afin d'être prêts à apprendre de nouvelles informations au réveil ». Cela signifie que, grâce à la fonction de nettoyage et de mémoire, le cerveau libère chaque nuit de l'espace utile, éliminant toutes les informations inutiles, aidant ainsi le processus de restauration synaptique et intégrant les souvenirs passés avec ceux récemment acquis.

Les rêves : quand la créativité entre en jeu

Il est souvent à tort supposé que les rêves ne surviennent que pendant la phase REM, alors qu'il a été démontré que l'activité cérébrale est presque continue tout au long des cycles de sommeil. Cependant, il existe des différences qualitatives entre les rêves survenant pendant la phase REM et NREM : les premiers sont ceux qui sont le plus souvent mémorisés au réveil, ils sont plus vifs, singuliers et impliquent une plus grande charge émotionnelle, tandis que les seconds ressemblent davantage à des pensées éveillées, bien qu'ils puissent parfois sembler abstraits et confus entre l'éveil et le sommeil.

Bien que leur signification exacte ne soit pas encore entièrement comprise, les rêves sont considérés comme une forme de traitement inconscient des expériences et des émotions vécues au cours de la journée. De nombreuses disciplines scientifiques ont tenté de répondre à cette question : neuropsychiatres, analystes et psycho-physiologistes ont élaboré diverses théories pour expliquer le rôle des rêves, voici quelques-unes des plus reconnues :

• Théorie de la réélaboration des informations : les rêves pourraient servir à réélaborer et à donner un sens aux expériences quotidiennes, aidant le cerveau à relier de nouvelles informations à celles déjà existantes. Ce processus consolide non seulement la mémoire, mais favorise également la créativité.

• Théorie de la régulation émotionnelle : les rêves pourraient aider à réguler les émotions et à gérer le stress. Pendant le sommeil paradoxal (REM), le cerveau traite les expériences émotionnelles difficiles, favorisant un meilleur équilibre émotionnel au réveil.

• Théorie évolutive : certains pensent que les rêves sont un mécanisme de simulation de scénarios potentiellement dangereux, nous préparant à gérer des situations de stress ou de danger dans la vie réelle.

En lien avec l’« hypothèse de la continuité du sommeil », il n'est pas rare que des solutions à des problèmes complexes de la vie quotidienne ou des idées novatrices pour des projets présents et futurs émergent grâce à des intuitions nées pendant le sommeil. Cependant, divers facteurs influencent le souvenir des rêves. En effet, chacun de nous rêve, mais en fonction du contexte du sommeil, du type de réveil et des expériences personnelles, nous n'avons pas tous la même perception et un souvenir clair au moment du réveil.

Freud avait observé que certains contenus oniriques n'étaient pas liés à des souvenirs ou des connaissances consciemment possédés par le sujet analysé, et qu'ils devaient donc être des traces de mémoire dormante réactivées passivement pendant les cycles de sommeil. Pour répondre au besoin de nombreux individus de comprendre leurs rêves, parfois absurdes et illogiques, une discipline appelée onirologie s'est développée. Historiquement associée à la psychanalyse, elle permet d'analyser la signification inconsciente des rêves et de développer une interprétation plus ou moins précise.

Effets d'une mauvaise qualité du sommeil

Une mauvaise qualité du sommeil peut avoir des effets dévastateurs sur notre santé, allant de l'altération de la mémoire et de la concentration à l'augmentation du risque de maladies neurologiques. Les conséquences les plus immédiates incluent :

• Baisse de l'attention et de la concentration : après une nuit de mauvais sommeil, il devient difficile de se concentrer, même sur des tâches simples, et la capacité à résoudre des problèmes complexes diminue considérablement. Cela peut sérieusement affecter les performances professionnelles d'une personne et compromettre son efficacité. 

• Problèmes de mémoire : un sommeil insuffisant nuit à la capacité du cerveau à consolider les souvenirs, rendant difficile la rétention de nouvelles informations ou le rappel de ce qui a été récemment appris. 

• Altérations émotionnelles : le manque de sommeil affecte négativement l'humeur, augmentant l'irritabilité, l'anxiété et la tendance à la dépression. Le cerveau devient moins capable de gérer le stress et les émotions.

À long terme, la privation chronique de sommeil est généralement associée à :

• Déclin cognitif ;
• Mauvaises décisions : un sommeil inadéquat compromet également la capacité à prendre des décisions réfléchies, augmentant le risque d'erreurs, d'accidents et de comportements impulsifs.

Parmi les pathologies cliniques qui peuvent causer ces effets, on trouve l'apnée du sommeil, un trouble respiratoire caractérisé par des interruptions temporaires et répétées de la respiration pendant le sommeil. Ces pauses, appelées apnées, peuvent durer de quelques secondes à plus d'une minute et surviennent lorsque les voies respiratoires supérieures se bloquent ou s'effondrent. Le type le plus courant est l'apnée obstructive du sommeil (AOS), où les muscles de la gorge se relâchent et bloquent le passage de l'air. Les personnes atteintes d'apnée du sommeil éprouvent souvent un sommeil fragmenté, ronflent et ressentent une fatigue diurne, augmentant le risque de problèmes cardiovasculaires, d'hypertension et de diabète. Le diagnostic est réalisé à l'aide de tests tels que la polysomnographie, tandis que le traitement peut inclure l'utilisation d'appareils CPAP (pression positive continue), des interventions chirurgicales ou des changements de mode de vie, comme la perte de poids.

Un cycle veille-sommeil régulier est essentiel pour maintenir le rythme circadien du corps, l'horloge biologique qui régule les fonctions physiologiques en fonction de l'alternance entre le jour et la nuit. Des interruptions fréquentes de ce cycle peuvent entraîner des troubles du sommeil, avec des conséquences négatives sur la santé cérébrale et le bien-être général.