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LES ETATS DE VIGILANCE
I. DESCRIPTION DES ETATS DE VIGILANCE
I. 1. Notion d’état et de niveau de vigilance
On s’interroge sur la dimension intensive des comportements. Un comportement a deux
dimensions :
 Qualitative
 Quantitative
De même, le niveau de vigilance peut varier. Veille et sommeil sont des états de vigilance et
au sein de la veille et du sommeil, on distingue des niveaux de vigilance.
Ces états et ces niveaux sont sous-tendus par l’activité des structures cérébrales appelées
structures activatrices ou encore système d’éveil. En règle générale, sauf une grosse exception,
plus les structures activatrices ont une activité importante et plus ne niveau de vigilance du sujet est
élevé.
Ce n’est pas parce que le niveau de vigilance est au plus haut que les performances sont
maximales. Niveaux de performance et vigilance ne sont pas synonymes. Il existe un optimum de
performance.
On obtient la même courbe verte quel que soit le type de tâche. Quand le niveau de vigilance
est bas, les performances sont faibles et vont croître avec le niveau de performance. A partir d’un
certain niveau de vigilance, il y a une stagnation et même une baisse des performances.
La valeur de l’optimum varie ne fonction du type de tâche. La position de l’optimum va varier
également en fonction des sujets et des circonstances.
I. 2. Indices physiologiques utilisés
On prend trois types d’indices et on commence toujours par l’activité cérébrale c’est-à-dire par
l’électroencéphalogramme.
OPTIMUM
Hyperexcitation
Etats émotionnels
Veille active
Veille diffuse
Sommeil
Niveaux de
vigilance
Performance à
une tâche donnée
Activité nerveuse

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I. 2. A. Indices de l’activité cérébrale
Les états de vigilance élevés se caractérisent par un tracé EEG de petite amplitude et de
forte fréquence. Ce tracé est complètement irrégulier, il est « désynchronisé ».
Les états de basse vigilance se caractérisent par un tracé EEG de forte amplitude et de
faible fréquence et on peut trouver des rythmicités, c’est un tracé « synchronisés ».
Ceci à une grosse exception près.
I. 2. B. Indices de l’activité motrice
On utilise l’électromyogramme (EMG). Il suffit de placer des électrodes à la surface de la
peau. On va enregistrer les sommes de potentiels d’action des muscles sous-jacents. Cette somme
des potentiels d’action musculaire constitue l’EMG.
C’est lorsque les muscles vont bouger que le tracé va augmenter. Or, en l’absence de tout
mouvement, on va enregistrer le tonus musculaire du sujet c’est-à-dire le fond d’activité EMG
permanent. Ce tonus musculaire varie en fonction du niveau de vigilance du sujet.
I. 2. C. Indices des activités végétatives
Les plus simples sont :
 Le rythme cardiaque
 Le rythme respiratoire
 La pression artérielle
I. 3. L’état de veille
Avec l’EEG, on peut distinguer chez l’homme deux stades de veille.
I. 3. A. La veille active : ondes bêta ( )
La veille active (ou attentive) se caractérise par des ondes de petite amplitude, de forte
fréquence et un tracé désynchronisé. Ces ondes sont appelées ondes bêta () ou activité bêta.
C’est le premier stade.
I. 3. B. La veille diffuse : ondes alpha ( )
La veille diffuse intervient quand le sujet est inattentif, inactif, au repos détendu. Dans ce cas,
les ondes de l’EEG sont plus amples et plus courtes donc la fréquence est plus faible. Le tracé est
synchronisé. Ces ondes sont appelées ondes alpha () qui constituent le rythme alpha (ou activité
alpha). On peut voir une rythmicité en forme de fuseaux. (ATTENTION : Ne pas parler de rythme
bêta !)
Chaque fois qu’il y a un éveil de l’attention, il va y avoir un arrêt du rythme alpha et une reprise
de l’activité bêta. Lorsqu’un sujet est en veille diffuse et qu’il y a un éveil de l’attention : il y a sur l’EEG
une réaction d’arrêt c’est-à-dire un passage du rythme alpha à l’activité bêta. Ce type de passage
n’est qu’un exemple.
Une réaction d’arrêt c’est le passage d’un tracé EEG synchronisé à un tracé EEG
désynchronisé.
Donc, il peut y avoir des réactions d’arrêt autre que simple passage d’alpha à bêta. Toutefois,
ce n’est que dans ce sens :    (et non pas   ).
Il y a d’autres indices physiologiques. En cas d’éveil de l’attention, il y a une augmentation du
tonus musculaire du sujet c’est-à-dire une augmentation de l’amplitude du tracé EMG.

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Il y a aussi des modifications des activités végétatives :
 Augmentation du rythme cardiaque
 Augmentation du rythme respiratoire
Lorsqu’il y a élévation de l’attention, il y a une activation orthosympathique.
Chez l’animal, on n’enregistre pas de rythme alpha donc on ne parle pas de veille diffuse.
I. 4. Le sommeil classique
Le sommeil n’est pas un état uniforme. Ce n’est pas un état homogène. Dans notre sommeil, il
y a deux états. Il a été décrit au début des années 1930 et étudié chez l’homme avec des
caractéristiques peu surprenantes. On l’appelle aussi :
 Somme calme
 Sommeil orthodoxe
 Sommeil à ondes lentes
 Sommeil lent
Chez l’homme, avec l’EEG, on peut différencier 4 stades à l’intérieur de ce sommeil classique,
en allant du stade 1, le plus léger, au stade 4, le plus profond.
Pour évaluer la profondeur du sommeil, on présente des stimulus extérieurs pour réveiller le
sujet et on mesure le niveau nécessaire pour réveiller le sujet.
La tendance de l’EEG quand on passe du stade 1 au stade 4 correspond à des ondes qui
deviennent de plus en plus amples et de plus en plus lentes avec un tracé de plus en plus
synchronisé.
I. 4. A. L’EEG : Les différents stades du sommeil classique
a) Stade 1
Il permet la transition entre la veille et le sommeil. Il correspond à l’endormissement et peut
survenir en cours de nuit si le sujet s’est réveillé. Il est de courte durée : quelques minutes.
Il est associé à un tracé EEG qui ne montre rien de particulier : faible amplitude et mixte.
Au stade 1, on trouve assez souvent des mouvements oculaires lents et des petites
secousses musculaires et des sensations de flottement ou de chute qui peuvent parfois réveiller le
sujet.
b) Stade 2
C’est le vrai début du sommeil. L’EEG devient plus ample et plus lent. On note une
augmentation nette de l’amplitude et un ralentissement de la fréquence ainsi que l’apparition de
fuseaux qui vont persister toute la durée du stade 2 et même au stade 3.
c) Stade 3
Il y a encore des fuseaux et des ondes très amples et très lentes apparaissent. On les appelle
les ondes delta (). Avec le stade 3 commence le sommeil classique profond. Tant que le sujet est
en stade 3, la proportion d’ondes delta reste inférieure à 50 %.
d) Stade 4
Il apparaît lorsque la proportion d’ondes delta est supérieure à 50 %.
Toutes ces phases constituent un continuum, il n’y a pas de rupture entre les phases.
 Polycopié p. 10 : Principaux stades identifiables sur l’électroencéphalogramme de l’homme
Sommeil
classique

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Chez l’animal, on a distingué un seul état de veille ( veille diffuse), pour le sommeil, on ne
distingue que deux phases :
 La phase d’endormissement avec des fuseaux sur l’EEG (durée variable)
 Le sommeil classique avec des ondes amples et lentes comparables aux ondes
delta chez l’homme.
I. 4. B. Le tonus musculaire
Chez l’homme, le tonus musculaire va progressivement se réduire mais, même au stade 4, il
persiste toujours un certain tonus musculaire : il est faible mais pas nul.
I. 4. C. Les réactions végétatives
Au fur et à mesure du sommeil classique, elles se ralentissent et deviennent de plus en plus
régulières. Il y a une prédominance du système parasympathique.
a) La thermorégulation
On constate une légère baisse de la température du corps et du cerveau.
Certains auteurs forgent une hypothèse sur le rôle de cette baisse de température pendant le sommeil
classique. Celle-ci compenserait l’augmentation subie pendant la vielle.
Pendant ce sommeil, ces changements de température restent sous le contrôle des
mécanismes homéostasiques.
La baisse reste légère et continue à être sous le contrôle des processus homéostasiques qui
continuent de fonctionner pendant le sommeil classique.
b) Le métabolisme cérébral
Il diminue légèrement pendant le sommeil classique : baisse de la consommation d’oxygène
et de glucose. Mais cette baisse reste légère.
I. 5. Le sommeil paradoxal
On l’appelle parfois :
 Sommeil rapide
 Sommeil activé
 Sommeil à Mouvement Oculaires Rapides (REM-Slepp dans les pays anglo-saxon)
I. 5. A. Caractéristiques toniques et phasiques
Pendant le sommeil paradoxal, il existe deux types de caractéristiques :
 Les caractéristiques toniques : elles sont permanentes du début à la fin du
sommeil paradoxal.
 Les caractéristiques phasiques : elles surviennent de temps en temps et sont
transitoires ou épisodiques.
a) Les caractéristiques toniques
(1) Le tracé EEG
L’EEG présente des ondes de petite amplitude et de forte fréquence ainsi qu’un tracé
désynchronisé. L’EEG ressemble à celui de la veille et particulièrement de la veille active.

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(2) Le tonus musculaire
Il y a une atonie musculaire pendant le sommeil paradoxal. Elle intéresse tous les muscles
posturaux sauf certains muscles impliqués dans la respiration (muscle du diaphragme mais les
muscles intercostaux et laryngo-pharyngés sont touchés). La respiration sera plus difficile.
De même les muscles qui commandent les yeux ne sont pas touchés.
Cette atonie musculaire est due à des inhibitions actives qui s’exercent sur les
motoneurones. Ceux-ci sont fortement hyperpolarisés. C’est une inhibition active car les
motoneurones continuent de recevoir des messages excitateurs mais ils sont à ce point inhibés par
d’autres structures qu’ils ne peuvent pas provoquer de potentiel d’action.
b) Les caractéristiques phasiques
(1) Présence de mouvements oculaires rapides (REM)
Ils surviennent le plus souvent pas bouffées mais parfois isolément.
(2) Myoclonies
Ce sont de petites secousses musculaires qui apparaissent. Ces myoclonies surviennent
principalement au niveau des extrémités et de la face. Elles sont très faciles à observer chez le bébé
et chez l’animal car elles sont amplifiées.
(3) Pointes PGO
Les pointes sont des phénomènes électriques qui ont une forte amplitude et une courte
durée.
PGO car ces phénomènes sont enregistrés le plus facilement au niveau :
 Du pont (partie médiane du tronc cérébral : P)
 Des corps genouillés latéraux (relais thalamique des voies visuelles : G)
 Du cortex visuel (O)
En fait l’origine de ces phénomènes se situe au niveau du pont et ensuite ils envahissent les
structures ultérieures G t O ainsi que d’autres structures.
Le plus souvent, ces caractéristiques phasiques surviennent simultanément ce qui permet de
distinguer au sein du sommeil paradoxal :
 Le sommeil paradoxal phasique
 Le sommeil paradoxal tonique
En fait, la profondeur du sommeil n’est pas la même.
c) Autres caractéristiques
(1) Les activités végétatives
Elles ont une très grande instabilité et une très grande irrégularité :
 Rythme cardiaque
 Rythme respiratoire
 Pression artérielle
De fait, pendant le sommeil paradoxal, l’activité du parasympathique et de l’orthosympathique
est nettement déprimée, plus que pendant le sommeil classique. Mais à certains moments, pendant le
sommeil paradoxal, apparaissent de brusques et fortes activations orthosympathiques qui vont
entraîner l’augmentation du rythme cardiaque, de la respiration et de la pression artérielle. Elles vont
être suivies d’une forte dépression compensatrice.