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Modélisation de la Balance du Sommeil
"C’est la lampe à incandescence qui a tout foutu par terre" (Pr Michel Jouvet)
À l’état normal, l’éveil et le sommeil se succèdent régulièrement selon un rythme synchronisé avec le cycle jour-nuit. Cet équilibre obéit à un système de double balancier :
- Le Balancier Circadien est l’Horloge interne qui module la pression de sommeil ou d’éveil en fonction de l’heure.
- le Balancier homéostatique est le sablier qui mesure le temps de sommeil nécessaire en fonction du besoin individuel d’une part et des contraintes extérieures d’autre part.
Animation de la Balance du sommeil.
Un système à double balancier en équilibre instable .
(Le système tourne sous Flash Player 9
Si vous n’arrivez pas à voir cette animation, cliquez içi pour accéder au site de téléchargement gratuit Adobe) .
Le poussoir marche/arrêt permet de stopper le mouvement pour modifier les paramètres.
Déplacez les curseurs pour faire varier l’équilibre de la Balance du sommeil.
Le Modèle animé de la balance permet de comprendre la fragilité du système de régulation du sommeil et d’observer l’influence des sept paramètres à prendre en compte pour savoir dormir.
Attention au crash du système ... mais on peut recommencer ...
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3. Des "donneurs de temps" extérieurs : (la lumière, la chaleur, l’alimentation et les contacts sociaux) interviennent pour synchroniser le sommeil sur l’alternance du jour et de la nuit.
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2. À droite sur le schéma, le Balancier HOMÉOSTASIQUE qui est comparable à un sablier qui se retourne au bout d’un certain temps d’accumulation d’éveil ou de sommeil (selon une période de 24h en régime "normal" ). Dans la zone d’équilibre de ce balancier, la durée de chaque période (d’éveil ou de sommeil) est proportionnelle à la durée de celle qui précède. Ainsi, la pression de sommeil dépend de la durée de l’éveil qui précède et inversement. La pression de sommeil (la masse du sablier) augmente en cas de restriction et diminue avec la sieste. 4. La force des interactions entre les deux balanciers et la force d’inertie de tout le système conditionnent les capacités d’adaptation à des rythmes de sommeil irréguliers.
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Certaines situations de dissociation interne aboutissent à un mouvement imprévisible.
Le déséquilibre du système se traduit par une plainte de fatigue et/ou de somnolence ou d’insomnie
De nombreux troubles fonctionnels rencontrés en médecine générale pourraient avoir leur origine dans des désordres chronobiologiques de cette nature.
On peut ainsi visualiser les conditions de maintien de l’équilibre veille/sommeil dans différentes circonstances :
- La privation de sommeil augmente la masse du sablier (la pression de sommeil) alors que la sieste permet de la réduire très rapidement.
- La grasse matinée augmente la pression d’éveil (qui dépend de l’heure du lever). Sur le modèle, cela augmente la masse de l’horloge circadienne et peut conduire à l’insomnie.
- On peut observer également pourquoi certains paramètres du chronotype rendent difficile le travail de nuit ou trop matinal.
Par exemple, le sujet qui est "équipé" d’une pression circadienne forte aura des difficultés à imposer un rythme de sommeil à contre phase.
Le mouvement chaotique obtenu après une modification de la période d’un des balanciers s’apparente aux états de dissociation interne rencontrés chez les sujets victimes d’inadaptation au travail posté ou après les décalages horaires (et, comme on le sait depuis peu, les anesthésies générales).Ces états de "dissociation interne" qui aboutissent sur le modèle à une immobilisation du fléau, se traduisent cliniquement par une sensation de fatigue et des troubles fonctionnels comme la migraine ou le mal au dos (voir "Syndrome d’hyposommeil").
Déséquilibre (le fléau reste dans la zone "Fatigue") - NB. Le paramètre "souplesse du système" (le ressort entre les deux balanciers) n’intervient que dans les états de dissociation interne.
Les sédatifs (alcool, somnifères, tranquillisants) relâchent le ressort.
Les excitants (café, amphétamines -traitement "jour" du rhume- , cocaine ...) durcissent le ressort.
On voit bien que la solution aux problèmes de sommeil ne peut pas se limiter simplement à la prise de ce type de "remède".
Cycle de la mélatonine - Le modèle, il permet d’observer rapidement une désynchronisation chaotique très représentative des états de dissociation interne du "travail posté ou de nuit " et du "jetlag" (décalage horaire. Pour comprendre comment paramétrer le système, il faut savoir répondre à la question : "quel dormeur êtes-vous donc ?" :
Court ou long dormeur ?
Du matin ou du soir ?
Plutôt souple ou plutôt rigide ?
Voir également l’article "Atelier du sommeil" pour apprendre à utiliser le système.
Nb ; Geneviève Tulloue est une physicienne passionnée par la "transversalité des concepts". Elle a bien voulue donner vie au Double Balancier du Sommeil. Nous la remercions infiniment pour sa généreuse participation. (Voir son site : Figure animée pour la physique.
P.-S. 
Pour en savoir plus ...
- Le site passionnant et ludique de Geneviève Tulloue "Des Figures Animées pour la Physique".
- Sleep Review Reports (Sleep Review Reports).
- Mélatonine et rythmes circadiens (Sleep Review Reports).
- Luminothérapie et maladie d’Alzheimer (Sleep Review Reports).
- Eclairage luminothérapeutique (Sleep Review Reports).
- Un effet de « jet-lag » induit par les anesthésies générales ? (Science.gouv.fr, Laure Pain ,Unité Inserm « Physiopathologie clinique et expérimentale de la schizophrénie », GRERCA, Groupe de Recherche expérimentale et d’Etudes sur les Répercussions Cognitivo-affectives de l’anesthésie.
- Participez à une étude scientifique sur le chronotype Le Pr. Till Roenneberg coordonne une vaste étude multicentrique européenne (déja 40 000 réponses) avec un questionnaire (en anglais) qui cherche à mettre en évidence les influences génétiques et comportementales des horaires de sommeil.
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Merci à Karine Roumache et Victoire Bancelin Selinsky pour les traductions