UE5 – Physiologie – Chapitre I
14/09/12
Physiologie de l’éveil et du sommeil
= physio des ≠ états de vigilance
 veille : communication avec le monde ext
o on est plus ou moins vigile
o dps un état d’attention à un état de somnolence
o = éveil
 le sommeil
o sommeil lent
 4 états différents
o sommeil paradoxal
I.
struct histo du cortex cérébral
 6 couches
 ce cortex est différent selon le cortex (moteur, sensitif, associatif (2/3 du cortex (frontal temporal)
très développé chez les primates))
 couche I la plus superficielle
 les efférentes (sortie) du cortex partent des cellules pyramidales
 les voies apportant des infos viennent :
o thalamus
 reçoit info de la périf : tactile, auditive …
o autres régions du cortex
 noradrénaline est un neuromédiateur qui est éveillant pour l’ensemble du cortex  il diffuse
partout
 cartographie de Brodman  ne pas apprendre
II.
l’électroencéphalogramme
Mesure par une cagoule rempli d’électrodes
 chq électrode est disposé de façon précise qui permet de savoir quel cortex on enregistre
 ces activités (microvolts) sont amplifiées
 chaque électrode est connectée à une console
 on filtre l’info (filtre passe haut ; passe bas)
 on enregistre l’activité électrique des neurones corticaux et surtout pyramidaux
 l’activité est diminuée par les enveloppes, l’os, la peau
 toutes les cellules nerveuses sont disposés en parallèle  l’activité est la somme de l’activité
électrique des cellules du cortex qui ont la même orientation
 les dendrites se dépolarisent en premier puis le corps neuronal
 on enregistre la somme des activités
 quand les potentiels sont dirigé vers le bas  dipôle +/- et inversement
 on n’enregistre pas toutes les cellules cérébrales car certaines (ds les scissures) sont
perpendiculaires à l’électrode
On enregistre des ondes
 on les caractérise par leur amplitude, leur fréquence et leur localisation
 les ondes les plus lentes :  : 0,5 – 4 cycles par seconde
 ondes  : 4 – 8 cycles/s
 ondes  : 8 – 12 cycles/s
 ondes  : > 13 cycles/s
 ondes  : 30 – 40 cps
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 les  sont les ondes caractéristiques de base qu’on enregistre sur un patient calme détendu yeux
fermés surtout en occipital
o l’ disparaît à l’ouverture des yeux
o caractérise un bon éveil
 :
o jamais chez un éveillé adulte sinon souffrance cérébrale, mais on en a dès qu’on va dormir
Examen calme
 ouvrir et fermer les yeux et grande respiration
Indication :
 épilepsie
 encéphalites / encéphalopathie
 n’a plus d’intérêt dans les tumeurs et les AVC (scan)
 étude du sommeil
La polygraphie de sommeil
 pour étudier le sommeil
 permet de détecter les patho pouvant survenir dans le sommeil (ex : Sd des apnées du sommeil)
comme les diverses pathos du sommeil (ex : narcolepsie)
o nécessite enregistrement simultané de
 EEG
 EOG electro-occulogramme
 EMG : électromyogramme d’un m. axial
o Indispensable pour caractériser la phase du sommeil
o Auquel s’ajoute l’enregistrement :
 Mvt thoracique
 Flux nasaux et buccaux
 Sat O2
 Ronflement
 ECG
 Des m. jambier
 De la pression œsophagienne
 Vidéos des patients
III. les ≠ types de sommeil
A. l’éveil calme
Respiration calme mais parfois irrégulière, FC parfois irrégulières
B. Sommeil lent
4 stades : I II III IV
1. Stade I et II = sommeil lent léger
Moment d’endormissement : alpha se morcelle et devient thêta
Qq mvt oculaires
FC 
Possibilité d’apnée durant l’endormissement
Puis stade II :
 on est sur que le patient dort
 sur EEG on a des fuseaux de sommeil et des complexes K
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 fuseaux dû à des circuit entre le thalamus et le cortex  ils reflètent une synchronisation des
cellules corticales qui vont fonctionner en boucle et donc n’est plus sensibles aux autres structures
  on déconnecte le cortex
 plus de mouvement oculaire
 toujours une arythmie respiratoire
2. Stade III et IV : sommeil lent profond
Moins de 50% de l’enregistrement  onde delta ; et parfois encore un peu de fuseau en IV  plus de 50%
 Seule différence
Un peu de tonus musculaire
FC et FR régulière et plus lente que pdt éveil car le PS l’emporte
Plus on est éveillée (stressé = hyperéveil)  plus l’OS fonctionne
C. Sommeil paradoxal
Le sujet dort profondément (dur de réveiller les gens) mais l’EEG est comme un EEG d’éveil
Pendant cette phase = plein de mvt oculaires
Le sujet est en atonie musculaire avec disparition du tonus musc  seuls les m. respiratoire (donc les m
laryngé) restent actifs
L’activité des m. de la houppe du menton diminue
FR et FC : état très très instable : bradycardie puis tachycardie tout comme en respiration
C’est une phase du sommeil où le syst végétatif est très instable
C’est la phase où surviennent les AVC pour les cardiaques qui décompensent phase de fragilité
IV. L’hypnogramme
Sur la durée de sommeil on va dire que le sujet a passé tant de temps en sommeil paradoxal et stades I II III
IV
 on définit des cycles de sommeil
o apparition d’une phase de sommeil paradoxal
o un sujet normal ne s’endort jamais directement en sommeil paradoxal
 sinon c’est de la narcolepsie
 sujet qui d’un coup s’endort et parfois ont une cataplexie : chute de tonus 
tombe
o sommeil lent + cycle sommeil paradoxal
o N : 4 5 cycles
o Parfois : 6 pour les grands dormeurs
o on n’est pas obligé de passer par tous les stades I II III IV
o on fait surtout du sommeil lent et profond en début de nuit et on fait plus de sommeil
paradoxal sur le matin
o sujet N (20 ans)
 éveil dans la nuit : 5%
 surtout après sommeil paradoxal
 sommeil lent léger : 54%
 sommeil lent profond : le plus réparateur : 16%
 sommeil paradoxal = 20%
 au début du XXe s on dormait 1 à 2h de plus qu’aujourd’hui
 variation entre les personnes des besoins de sommeil
o dépendant de la génétique et de l’environnement
 moyenne aujourd’hui : 7-8h
 Les troubles du sommeil font partie des principales plaintes chez le médecin généraliste
 Plus on est vieux, moins on a besoin de sommeil
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V.
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Struct anat et struct neurophysiologique du sommeil et de l’éveil
Réticulé : du bulbe jusqu’au thalamus  plus de 100 noyaux ≠
 ctrl respi, CV dig …
 impliqué dans des tas de fct
A. historique
 Bremer : physiologiste belge
o Fait préparation cerveau isolé : on coupe le TC ( = décérébration = séparé cerveau du TC)
 Tout le temps en état EEG de sommeil : il n’y a plus d’éveil
o Et préparation encéphale isolé : on coupe le SNC a la limite entre TC et ME
 Ne peut vivre que si animal ventilé artificiellement car n. phrénique coupé des noyaux
respiratoires
 Alternance de phase d’éveil et de sommeil
o  les mécanismes de l’alternance veille sommeil se trouve dans le tronc cérébral
 Morosy Magoun
o On définit la substance réticulée
 Sur préparation encéphale isolée
 Quand on stimule (courant électrique) R bulbaire sur animal éveillé  s’endort
 Si animal en sommeil et qu’on stimule la R mésencéphalique, on réveil l’animal
o R bulb inhibatrice provoque l’endormissement
o R mésencéphalique activatrice qui provoque l’éveil
o Quand on fait une expérience : on a des résultats qu’il faut interpréter : cette interprétation
on la fait différemment selon le contexte, l’époque, l’environnement, la vision des choses …
 Batini : coupe le TC au milieu  tout le temps éveillé (car on a séparé la R mésencéphalique
activatrice et la R bulb inhibiteur)
 Années 60 : suédois : grâce à des techniques de neurohistochimie, ils ont sur des coupes
histologiques, révélés les neurones qui contenaient des neuromédiateurs
o Histamines : dans l’Hypothalamus postérieur et projette dans tout le cortex
o Neurones qui projette de l’Ach dans la R
o La sérotonine est sécrétée par les noyaux du raphé (réticulée)
o Norad
o Neuromédiateur : fait fonctionner les synapses de façon classique : action instantanée
o Neuromodulateur : il est capable de modifier l’expression du génome dans la cellule sur
laquelle il intervient en plus de son rôle de neuromédiateur  action instantanée et longue à
la fois dû à la modification d’expression du génome
o Si on détruit les noyaux du raphés : les chats ne dormaient plus  on s’est dit a l’époque que
la sérotonine qui était le neuromédiateur de la région était la neuromédiateur du sommeil
o Autres exp : si ne peut plus sécrété de sérotonine  on n’a plus de sommeil
o Mais après d’autres exp, on remarque que les neurones du raphé sont inhibés durant le
sommeil
B. Sommeil
Le sommeil résulte de 2 processus :
 circadien : horloge dans la tête
o rythme circadien : qui fonctionne sur les 24h ; au niveau de l’Hypothalamus dans des noyaux,
on a des cell qui sécrètent des produits sur un cycle de 24 h avec une alternance veille
sommeil
 température cutanée
 sécrétion hormonale (facteur de croissance sécrété uniquement la nuit)
o il y a des moments où on est les plus éveillé
o en début d’aprèm, sur le plan de la vigilance on n’est pas performant
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 processus d’homéostasie : on doit maintenir un paramètre fixe
o plus on reste longtemps éveillé, plus on a besoin de dormir
C. mécanisme de l’éveil
 structure et neuromédiateur impliqué dans les mécanismes d’éveil
 on n’a jamais un seul processus qui est responsable d’une cause
 de multiples structures et de multiples neuromédiateurs permettent l’éveil
o prévient des pathologies
 Les neuromédiateurs éveillant :
 noyau basale de Meynert : structure à la base du cerveau
o neuromédiateur : Ach
o les noyaux projettent de manière diffuse sur tout le cortex
 dans l’Hypothalamus postérieur : structure éveillant qui produit l’histamine
o Les anti-histaminergique utilisé contre les allergies : les premières générations faisaient
dormir les gens
 Noyaux intralaminaires du thalamus (dans la lame blanche)  glutamate & aspartate
 dans le locus coeruleus : cellules qui ont comme neuromédiateur la noradrénaline : projette sur le
thalamus et le cortex
 Ils proviennent chacun de structures cérébrales différentes
 Alzheimer = trouble de la veille et du sommeil par des problèmes d’Ach
o Ceci est le premier étage qui va diffuser dans tous le cortex
Plus bas :
 noyau méso-pontain qui est situé dans le pont avec des neurones Ach
 + formation réticulée mésencéphalique
 ils projettent sur le thalamus
 Ach agit sur
o Nicotinique : jonction n. moteur et m.
 Inh : curare  poison  paralyse  arrêt respiratoire
o R muscarinique : neuromédiateur classique
 Inh : atropine
 Ces structures projettent sur le thalamus sensitif (il est le relais des infos sensoriel)
 L’Ach est activatrice dans les relais sensoriels
 Quand Ach se projettent dans les noyaux réticulaires du thalamus, elle est inh  bloque les cell
réticulaire qui provoque l’endormissement
  donc l’Ach est éveillant
o inhibe R thalamique
o active cortex
o active des zones du thalamus
 noyau raphé dorsalis
o c’est des noyaux qui secrètent de la sérotonine  actifs pendant la veille  projettent sur
l’Hypothalamus antérieur pendant l’éveil  sont responsable de la régulation
homéostasique : plus on est éveillé, plus on sécrète de la sérotonine  déclenche la
formation de neuropeptide dans l’Hypothalamus antérieur qui provoquent
l’endormissement
o explique l’exp : sérotonine provoque endormissement mais sont actifs pendant la veille  si
on les détruit on ne pourra plus s’endormir (car la sérotonine est indispensable à provoquer
l’endormissement)
o la sérotonine est un des neuromédiateurs de l’endormissement
 noy réticulé bulbaire : excitateur de tout le système OS  quand éveillé : OS est excité
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D. Fonction du sommeil
Pendant le sommeil lent : consommation de glucose et O2 du cerveau   ralenti
Les cellules gliales (10x plus nombreuses) c’est le seul endroit où on peut stocker du glycogène 
renouvellent leur réserves pendant le sommeil lent
E. sommeil lent
 conso O2
comment provoquer l’endormissement ? éveil  sommeil
 2 phénomènes :
o horloge circadienne
 elle régule le degré de vigilance
 elle est dans l’Hypothalamus et fonctionne grâce à des mécanismes intrinsèques aux
cellules
 elle va être régulé grâce a des infos environnemental : la lumière
o processus homéostasique
 sécrétion de sérotonine pendant l’éveil :
 on a un mécanisme qui agit sur l’Hypothalamus antérieur
 la sérotonine pendant l’éveil provoque la synthèse d’une protéine qui va activer des
neurones gabaenergique qui va inhiber tous les systèmes d’éveil
 inhibe la stimulation OS   FC ; VD
 ensuite on va isoler le cortex du monde ext :
o on a un fonction en boucle d’un circuit entre le thalamus et le cortex dû à des neurones qui
ont une fonction pacemaker (se dépolarise tout seul)
 épilepsie absence (enfant ++) : l’enfant ne répond pas et n’a aucune réaction pendant
20 à 30secondes
 Ils ont des difficultés à l’école car cela peut arriver plus de 20 fois par jour
 Cela est dû à une dysfonction du cortex avec le thalamus qui coupe la
communication avec le monde extérieur
F. sommeil paradoxal
EEG d’éveil, mvt oculaire, hypotonie
 structure de la réticuler qui crée des projection excitatrices sur le cortex  aspect EEG d’éveil
 structure projette sur les noyaux oculomoteurs  mvt oculaire
 structure qui vont inhibe les motoneurones
 les noyau du SP sont des structures de la réticulée autour du locus coeruleus
  active des neurones à glutamate qui active des neurones a glycine qui inhibe les relais moteur
o utilité du rêve ? L’hypothèse serait que le rêve aide au processus de mémorisation
o Le rêve est un souvenir
 ce sommeil sert dans les processus de mémorisation – mise en mémoire à long terme
 pendant ce sommeil : on consomme plus d’énergie que pendant la veille et pourtant c’est 20% du
temps de sommeil
 exp : grille neurones qui provoquent hypotonie dans le sommeil paradoxal  dans ce sommeil,
comportement d’agression, de recherche de nourriture  pendant ce sommeil on réactive des
circuit neuronaux dans les comportements élémentaires (chasse, fuite …)
 rq : somnambulisme : pendant le sommeil lent : fréquent chez les enfants et on peut parfaitement le
réveiller
o bcp plus rare chez l’adulte
G. régul circadienne
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 lié a des structures dans le noyau suprachiasmatique de l’hypothalamus
o Hypothalamus : structure clé à l’interférence entre le SNC et le système endocrinien
 Explique qu’en cas de stress, on a des modifications des sécrétions hormonales
 Aménnhorée
 Régulation végétative : respiration CV
 Influence les sécrétions hormonales endocriniennes
 Produit hormone antidiurétique
o Cell qui ont une rythmicité : gènes régulé  peptides  active d’autres gènes  rythmicité
o Cette horloge est influencée par la luminosité extérieur : c’est le synchronisateur externe
 Lumière  tient éveillé
 Travail aux 3 x 8 désynchronisations  risque CV, obésité et Hyper cholestérol
o Elle a une rythmicité intrinsèque
 Dans la rétine : cell qui projette sur le noyau paraventriculaire du thalamus : ce noyau descend
jusqu'à la colonne intermédiolateralis OS  cellule ganglionnaire stellaire  va innerver l’épiphyse
où est sécrétée la mélatonine : hormone qui synchronise les cellules de l’horloge interne avec la
lumière externe
o La mélatonine sécrété par l’épiphyse (3e œil car chez la grenouille elle est sous une
membrane et capte la lumière)  tryptophane, sécrété seulement dans l’obscurité
 gens sans info du monde extérieur (grotte) : ils ont encore une alternance veille-sommeil mais sur
30h
 éveil le plus bas a 3h
 on a une  de vigilance vers 15h
 vigilance au max et température à 18h
 la température varie selon un rythme mais ne bougera pas même dans une grotte
 on peut séparer les mécanismes qui séparent la température et la vigilance
 hormones
o mélatonine et hormone de croissance pendant la nuit
 système orexine – hypocrétine : neurones dans l’HT qui secrète un neuropeptide : qq centaines de
cell dans l’Hypothalamus. Les gens atteints de narcolepsies ont perdu ces cell. Les narcoleptiques
ont une disparition de ces 2 
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