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Matière : Psychophysiologie

Année universitaire : 2011/2012

Enseignant : Dr. MAGOURI Iteb

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Genèse de la psychophysiologie

I- Historique

Le mot psychophysiologie est un terme né d’un phénomène de création de

nouveau mots. C’est un mot forgé sur les termes psychologie comme étude du

comportement et de la pensée, et physiologie comme étude du fonctionnement des

organismes.

Comme une discipline à part entière la psychophysiologie est née au 19ème

siècle et s’est structurée sur la mesure mécanique des comportements. Elle étudiait les

rapports entres les émotions, la concentration ou la vigilance et la tension artérielle, le

rythme cardiaque ou respiratoire, la stature et l’équilibre.

L’électro-encéphalographie est une technique de mesure de l’activité

électrique corticale. Elle est née en 1929 avec Hans Berger (un psychiatre Autrichien),

qui décrivit le 1er

électroencéphalogramme (EEG) chez l’homme est constata en

particulier que les tracés enregistrés le jour étaient différent de ceux enregistrés la

nuit. Sa naissance et son développement dans les années 60 ont permis de fournir des

indices mesurables de la programmation des comportements. Cette étape à permis un

passage du « Behaviorisme » au « cognitivisme objectif ».

Dans les années 80 le développement des analyses métaboliques et les

possibilités de numérisations ont permis l’émergence de l’imagerie cérébrale. Cette

technique s’applique non seulement a des aspects de localisation ; mais à une

représentation psychophysiologique des phénomènes, ce qui a donné naissance à

l’imagerie fonctionnelle neurocognitives, aux représentations de relations, et aux

activités en réseaux.

L’objet d’étude ont été d’abord, la conscience, la perception, les émotions et

l’action ; par la suite se sont les états de vigilance et les données des caractéristiques

individuelles et de personnalité.

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II- Différence entre psychophysiologie et psychologie physiologique

La psychophysiologie se différencie d’une psychologie physiologique à partir

du statut des variables étudiées. Le variables dépendantes correspondent à ce qui est

mesuré des conséquences d’une expérience ; les variables indépendantes à l’aspect

des choses manipulées. En psychophysiologie les variables physiologiques sont

dépendantes (rythme cardiaque, activité électrique du cerveau…) et les variables

psychologiques sont indépendantes (résolution de problèmes, stress, émotion…).

En psychologie physiologique, c’est le contraire, les variables dépendantes

sont d’ordre comportemental ou mental (performance, apprentissage, attention…) les

variables indépendantes sont physiologiques (stimulation cérébrale, rythmes

biologiques…).

Cette distinction montre l’indépendance de chaque discipline et délimite les

variables concernées.

Sur le plan psychologique, il s’agit de tout processus explicite, clairement

identifiable reposant sur une définition des phénomènes de la pensée et des

comportements ; la psychophysiologie se limite donc à des variables d’ordre

comportemental ou cognitif, sur le plan on s’accorde sur la valeur fonctionnelle des

indices mesurés.

III-Définition de la psychophysiologie

La psychophysiologie se définit comme l’étude scientifique de l’influence du

psychisme sur le corps. C’est l’étude des mécanismes physiologiques par lesquels

s’accomplit le comportement de l’homme et des animaux.

Plusieurs auteurs se sont mis d’accord à définir la psychophysiologie comme

une science qui étudie la physiologie des fonctions psychiques par l’intermédiaire des

relations corps/cerveau de l’organisme en rapport avec l’environnement, y compris au

niveau des tissus, et des organes.

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1-Les démarches de la psychophysiologie

La psychophysiologie adopte deux démarches :

La 1ère

démarche est d’ordre descriptif, elle repose sur la mise en évidence des

corrélations, c'est-à-dire des relations entre différents phénomènes ou variables.

Par exemple :

- Etude des variations de la résistance cutanée sous l’effet

d’émotions

- La correspondance entre un état repérable du cerveau et

les contenus de pensée ou de rêve.

- Les modifications du système endocrinien reliés a des

perturbations d’humeur.

La 2ème

démarche est d’ordre explicatif, elle vise à proposer un schéma causal

du psychologique par le physiologique. Les schémas causals permettent la mise en

évidence de lois d’organisation, appuyées sur des catégorisations et des typologies, en

donnant une place croissante à l’aspect individuel et l’utilisation des modèles formels

accessibles à la vérification et à la réfutation.

IV-La psychophysiologie une discipline à part entière

La psychophysiologie est une discipline neuroscientifique, cognitiviste,

expérimentale et clinique.

1-La psychophysiologie un discipline neuroscientifique

La neuroscience est une discipline carrefour, elle est née principalement de

l’interaction entre neurologie et psychologie.

La neurophysiologie est l’étude des fonctions du système nerveux reposant sur

tous les niveaux de description, du niveau moléculaire jusqu’au niveau le plus intégré

des réseaux neuronaux. C’est une science pluridisciplinaire, au carrefour d’autre

sciences biologiques (neuro anatomie, neuroendocrinologie…) et comportementales

comme la neuropsychologie, qui est une discipline scientifique et clinique qui étudie

les fonctions mentales supérieures dans leur rapports avec les structures cérébrales au

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moyen d’observations menées au près de patients présentant des lésions cérébrales

accidentelles, congénitales ou chirurgicales.

L’observation majeur chez des patients présentant une lésion au même endroit

du lobe frontal gauche (aire de Broca) ; a permis de conclure que cette région joue un

rôle crucial dans la production langagière.

Sur le plan expérimental, l’apparition de nouveaux outils (la stimulation

électro-cérébrale) ou l’amélioration des techniques existantes, ont également participé

au développement des connaissances sur les liens entre cerveau et fonctions

cognitives. Contre Broca, Pierre Marie (médecin Français) soutiendra après examen

des cerveaux de ces patients que « la 3ème

circonvolution frontal gauche ne joue

aucun rôle dans la fonction du langage ».

Au début du 19ème

siècle certains chercheurs ont pu identifier le rôle du

cervelet dans la motricité et du bulbe rachidien dans la régulation végétative ; ils ont

considéré le cerveau comme un organe indifférencié qui fonctionne comme un tout

dans la production de la pensée.

A la fin du 19ème

siècle, la psychologie scientifique prend son envol et

s’attache à étudier des fonctions telles que la mémoire ou la perception. Au début du

20ème

siècle, au carrefour de la neurologie clinique et de psychologie expérimentale, le

terme de neuropsychologie est donc introduit.

2-La psychophysiologie une discipline cognitiviste

Les études des cas individuels de patients présentant une lésion cérébrale bien

localisée aux conséquences bien précises sur leur comportement ne permettent plus

d’acquérir suffisamment de données sur la relation entre les aires cérébrales et les

fonctions mentales.

L’étude basée sur la simple observation clinique est régulée au second plan. Il

manquait a ce type d’observation un aspect quantitatif. Les psychologues

béhavioristes, fournissent un moyen d’investigation beaucoup plus fiable et plus

puissant en développant un certains nombres de tests précis permettant les études de

groupes.

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La naissance du modèle de traitement de l’information en psychologie

cognitive a permis l’ouverture de la « boite noir » béhavioriste pour étudier les étapes,

les processus et les modules de traitement de la perception et de la cognition.

La standardisation des tests, permet de quantifier les troubles et de comparer

des performances pathologiques à des performances normales. La neuropsychologie

cognitive s’attache donc à la compréhension des mécanismes des troubles plus qu’à

leur simple description. Parmi les grandes fonctions cognitives étudiées, on retrouve

la mémoire dont l’exploration a bénéficiée de l’étude des cas amnésiques.

Plus tard, l’étude de l’émotion commence d’être réellement prise en compte

dans le fonctionnement neurocognitif, ainsi la neuropsychologie s’intéressait

également à l’étude des troubles émotionnels résultants d’une atteinte cérébrale. Cela

conduit les chercheurs et les cliniciens à s’intéresser à certains aspects du

comportement, comme les modifications du comportement sexuel ou encore les

altérations du jugement moral consécutives à une lésion cérébrale.

3-La psychophysiologie une discipline expérimentale

Comme discipline scientifique, la neuropsychologie s’attache à découvrir le

siège cérébral des fonctions mentales telles que l’attention et la mémoire ; mais

également à observer les relations entre ces fonctions, d’un point de vue cérébral et

cognitif (études des boucles de fonctionnement, études de réseaux neuronaux).

Comme une discipline cognitive, son rôle est aussi de fournir des arguments

expérimentaux aux modèles cognitivistes ; en d’autre termes, de vérifier par la

pratique, des théories sur le fonctionnement mental humain et animal.

La recherche en neuropsychologie permet également de développer des tests

neuropsychologiques permettant d’apprécier et de quantifier un trouble cognitif.

Plusieurs sont les outils de recherche, qui permettent de mesurer, à l’aide de tests

standardisés et normalisés, les capacités amnésiques, langagières, ou autres … d’un

patient et de les comparer, a celles d’un sujet sain (ou entre groupe). Les moyens

d’investigations sont divers mais l’imagerie cérébrale (IRM, EEG…) constitue un

outil désormais incontournable dans la recherche actuelle.

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4-La psychophysiologie une discipline clinique

La neuropsychologie est avant tout une discipline clinique qui s’exerce sous de

multiples facettes et dans de multiples structures. Le rôle du neuropsychologue est

d’évaluer la nature et l’importance des troubles neuropsychologiques suite à un

disfonctionnement cérébral, que celui-ci soit développé au cours d’un développement

normal (épilepsie, dyslexie,…) ou qu’il survienne après une affection cérébrale

(lésion, traumatisme crânien, tumeur cérébral, infections…)

Le neuropsychologue est amené à voir des patients souffrants de maladies

neurodégénératives (maladie d’Alzheimer, Parkinson, Sclérose en plaques…), ayant

un accident vasculaire cérébral (démence vasculaire, aphasies…) ou ayant des

troubles divers pendant et après une tumeur cérébrale. Il verra également des patients

souffrants de troubles psychiatriques ou psychopathologiques ressemblants fortement

à des affections neurologiques, son rôle sera alors de différencier les deux troubles. Le

neuropsychologue doit présenter un bagage lui permettant d’interpréter de manière

pertinente les résultats obtenus par un patient lors d’un test.

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La psychophysiologie du comportement

Introduction

L’organisme est alerté de l’existence d’un danger extérieur grâce à un

mécanisme d’alarme qui est décrit comme les états d’urgence de l’instinct.

Il s’agit d’un système réflexe, activé par le cerveau sous l’impulsion de

certains stimuli perçus comme des signaux de danger pour la survie de l’individu ou

pour le maintien de son intégrité physique. Ce mécanisme réflexe va permettre à

l’organisme de réagir extrêmement vite.

Les stimuli déclenchant peuvent être innés ou acquis, ou encore des bruits, des

douleurs, certaines maladies, certaines situations, certains mots, certains

comportements, ect… ; en fait, toute stimulation peut être ressentie comme stress.

Les aspects de la réaction réflexe déclenchée sont différents, en fonction de la

situation et de l’individu.

I- Les différents aspects de la réaction réflexe

1-L’état de fuite

Comme son nom l’indique, il force l’individu à s’enfuir le plus vite possible.

L’individu se sent poussé à détaler sans même comprendre pourquoi. Il se produit une

modification des fonctions métaboliques qui favorise la mobilisation des ressources

énergétiques et des muscles nécessaires à la course.

Le vécu émotionnel, correspondant à cet état, est la peur, elle est incontrôlable,

irréfléchie, puisque par définition elle est réflexe. La peur n’a rien avoir avec la

conscience d’un danger fondée sur l’observation et la réflexion ; les deux sont souvent

confondues dans le langage courant, mais on peut avoir peur on l’absence de danger,

et on peut être conscient d’un danger sans ressentir la peur.

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2-L’état de lutte

Il pousse l’individu au combat d’une façon automatique. Comme dans la fuite,

cette réaction génère des modifications métaboliques qui mettent l’individu dans les

meilleures conditions physiques et émotionnelles pour vaincre son adversaire éventuel

(rythme cardiaque, tonus musculaire, agressivité).

Le vécu émotionnel ici est la colère, une colère aussi indépendante de la

réflexion que pouvait l’être la peur dans l’état de fuite. L’envie de mordre ou de tuer

est réflexe, et en rapport avec son propre instinct de survie.

3-L’état d’inhibition de l’action

Il oblige l’individu à faire le mort, en ralentissant toutes les fonctions

métaboliques comme la respiration et la digestion, lui donnant plus de chances de

passer ainsi inaperçu.

Le vécu émotionnel est ici l’abattement, une dépression brutale et forte qui entraîne

l’abaissement.

Un état d’urgence a la vocation d’être de courte durée, le temps de mettre en

œuvre une première réaction salvatrice et de permettre aux autres cerveaux d’élaborer

des stratégies plus sophistiquées.

Ce mécanisme d’alerte présente des avantages et des inconvénients. Les

avantages sont essentiellement la rapidité de mise en œuvre qui compense la relative

lenteur des autres cerveaux. Pour ce qui est des inconvénients, l’alerte peut être

infondée et générer un comportement inadapté. Tout bruit suspect ne correspond pas

forcément à un danger, ni toute forme inquiétante à un ennemi. Il faut donc que le

relais soit pris rapidement avec le cerveau néocortical, c'est-à-dire l’intelligence et la

réflexion, ne serait-ce que pour se défaire de l’émotion liée à l’état d’urgence.

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4-L’état d’urgence permanent ou de souffrance

Les émotions que suscitent les états d’urgence de l’instinct ne sont pas

suffisantes pour mettre en péril « le bonheur de l’individu », elles représentent un

moment de stress. Chaque cerveau joue bien son rôle : reptilien et limbique

déclenchent les réactions réflexes, puis le néocortex entre en scène et reprend le

pouvoir ; l’émotion retombe à ce moment-là, elle n’aura duré que quelques instants.

Le malheur arrive quand les émotions s’installent durablement. Les réflexes

limbiques ne sont pas relayés par l’intelligence néocorticale, l’individu reste sous

l’emprise de la peur, de la colère ou de l’abattement. A ce moment là, la peur cède la

place à l’anxiété, la colère à l’agressivité, et l’abattement à la tristesse ou à l’état

dépressif.

La persistance de ces émotions n’est expliquée par aucun danger, elle ne débouche sur

aucune action de survie : pas de nécessité de fuir, de combattre ou de faire le mort.

L’intelligence ne parvient pas à prendre le relais d’un programme automatique

limbique qu’elle désapprouve. Le cerveau réalise alors la présence d’un danger, il

alerte la conscience, qui redistribue les rôles et permet la réparation des programmes

inadaptés par l’intelligence.

L’émotion qui en découle est alors soit un état d’agitation (fuite), d’agressivité (lutte)

ou de tristesse (inhibition).

Certains chercheurs ont appelé cet état de souffrance appelé « malheur ou état

de dégradation du bonheur », car quand le bonheur s’en va, cet état de plénitude et de

complète satisfaction qui nous habite hors des états d’urgence, nous quitte.

Ces états sont réellement pathologiques : ils entraînent une modification de l’humeur

et du fonctionnement physiologique.

Ces émotions génèrent des comportements pathologiques : l’anxiété entraîne

une agitation continuelle, physique, psychique, professionnelle ; l’agressivité se

décompense en esprit de compétition, en combats et défis de toutes sortes ; l’état

dépressif ou la tristesse se traduit par un grand besoin de sommeil, et par la recherche

de situations surprotégées.

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Ces états pathologiques chroniques débouchent souvent sur la prise de drogues,

d’alcool ou de médicaments.

II-La différence entre l’anxiété et le stress

1- Le stress

Parler de stress c’est tout d’abord envisager un ensemble de manifestations

générales non spécifiques en réponses à n’importe quelle demande de

l’environnement, y compris psychosociale.

Le stress, terme employé pour définir l’ensemble des perturbations organiques,

psychiques, provoquées par des agents agresseurs variés.

Le stress qui est considéré depuis longtemps comme un précurseur de certains

problèmes de santé est devenu l’une des caractéristiques de plus en plus fréquentes de

la vie moderne (HCSP, 2003).

2- L’anxiété

Par opposition au stress, le terme d’anxiété dénote un état psychique

s’accompagnant d’excitation où, au contraire, d’inhibition. Manos définit l’anxiété

comme un désagréable état émotionnel accompagné de changement psychologique et

physiologique dans la réponse à une imminente menace (Manos, 1987). Pour

Spilberger, le terme d’anxiété s’applique aux caractéristiques psychologiques

relativement stables de l’individu ou aux réactions émotionnelles circonstancielles de

l’inquiétude. Il faut bien distinguer entre deux notions aujourd’hui bien séparées,

appelées « anxiété-état » et « anxiété-trait ». La notion d’état émotionnel, comme son

nom l’indique, correspond à un état passager qui peut survenir chez tout individu. Par

contraste, l’anxiété-trait est une caractéristique individuelle, apparemment innée

(Spilberger, 1975).

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III- L’apport de la mémoire

1- Réaction physiologique

Lorsque les variations de l’environnement sont importantes, la réaction organique,

suite à la mise en jeu des systèmes nerveux végétatifs et endocriniens, déclenche un

comportement, qui, par la fuite ou la lutte, permet de retrouver un environnement dans

lequel l’homéostasie est à nouveau possible.

Les réactions organiques qui, jusque-là, assuraient le maintien de l’homéostasie du

milieu intérieur vont dans ce cas assurer d’abord l’autonomie motrice par rapport à

l’environnement, c’est un ensemble de mouvement du corps exigé par le

comportement de fuite ou de lutte et cela au dépend de l’homéostasie du milieu

intérieur.

Le retour à des conditions de vie normale dans l’environnement permet le retour à

l’homéostasie du milieu intérieur.

2- Réaction pathologique

Suite à une lésion de structure par une action externe : mécanique, thermique,

chimique, etc., les syndromes aigus ne se présenteront pas de la même façon, suivant

l’histoire antérieure de l’organisme qui les subit. La pathologie réactionnelle aiguë à

une lésion brutale et soudaine, dépend aussi du « terrain » et qui selon une optique

psychophysiologique serait l’état de la dynamique métabolique. Cette dynamique,

dépend de toute l’histoire antérieure, neuro-endocrino-métabolique du sujet, c'est-à-

dire, des rapports historiques avec son environnement. La physiopathologie se trouve

dominée par les processus de mémoire (génétique, immunitaire et nerveuse) et leurs

conséquences sur le comportement à l’égard du milieu.

La mémoire nerveuse se souvient des actions inefficaces ou douloureuses mettant en

jeu le faisceau de punition (passant par l’hypothalamus median). C’est cette mémoire

qui mobilisera le système inhibiteur de l’action (cause de stress) ; celui-ci mobilisera à

son tour le système neuro-endocrinien, hypothalamo-hypophyso-surrénalien, avec

libération de glucocorticoïdes de la réaction d’alarme.

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Cette angoisse s’auto-entretiendra aussi longtemps que l’action gratifiante, mise en

jeu par le faisceau de réponse (passant par l’hypothalamus latéral), n’aura pas

interrompu le cercle vicieux entraînant alors les maladies psychosomatiques avec

effondrement, des défenses immunitaires.

Si l’atteinte de la structure survient sur un terrain de stress permanant avec

perturbation de l’homéostasie généralisée, la correction structurelle sera insuffisante.

Le rétablissement de l’homéostasie restreinte ne suffit pas quand l’homéostasie

généralisée est déficiente

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La vigilance

Continuum veille-sommeil

Etymologiquement. « vigilance » évoque à la fois les notions de veille et de

vigueur ; ce terme est d’ailleurs apparente au mot latin vigile (veilleur de nuit).

C’est au début du siècle que le neurologue Head donne une dimension

physiologique a cette notion en déclarant que « l’organisme vigilant est celui qui est

prêt non seulement a l’action, mais a réaliser cette action au mieux, quelles que soient

les circonstances ».

Autrement dit, l’homme éveillé est capable de répondre de façon adaptée à

toute stimulation issue de son environnement alors qu’au contraire, pendant son

sommeil, il ne peut répondre de façon appropriée à une stimulation donnée.

Tout oppose a priori veille et sommeil, cependant l’analyse physiologique de

ces deux états montre que les caractéristiques somatiques (mouvements des yeux,

tonus musculaire), les caractéristiques végétatives (pression artérielle, rythme

cardiaque, rythme respiratoire, température centrale) et les caractéristiques

comportementales plaident en faveur d’un continuum allant de la veille la plus

attentive au sommeil le plus profond. Tous les intermédiaires peuvent exister entre les

niveaux les plus élevés de la vigilance et les niveaux les plus bas.

Tout en bas de ce continuum se trouve les états ou toute trace de vigilance

paraît abolie. Tels l’anesthésie générale, l’évanouissement ou le coma. Si l’on se

limite aux états physiologiques, on peut distinguer par ordre de vigilance croissante :

le sommeil profond, le sommeil léger, la somnolence, la veille diffuse et la veille

attentive. Au-delà de la veille attentive, il y a l’hyperexcitation qui correspond bien

souvent à un état émotionnel intense. En deca du sommeil profond, on trouve le

sommeil paradoxal ou sommeil du rêve.

A chacun de ces niveaux de vigilance est associé un état de fonctionnement du

système nerveux parfaitement corrélé à l’activité électroencéphalographique.

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A/ La veille

I/ Électroencéphalographie

Fig(1) : Emplacement des électrodes pour l’enregistrement d’un électroencéphalogramme

(EEG) type.

Les abréviations traduisent la localisation des électrodes : A= région de l’oreille, c=

région centrale ; Cz vertex ; F= région frontale ; Fp= pole frontal ; O= région

occipitale, P= région pariétale ; T= région temporale. Les électrodes sont connectées a

des amplificateurs électroniques qui transmettent les signaux enregistres au niveau

d’un scripteur a plumes contribuant a l’enregistrement sur le papier.

L’analyse de l’EEG permet d’individualiser quatre rythmes différents selon

leur bande de fréquence.

En dehors de toutes stimulations, le cortex cérébral présente une activité qui

est dite spontanée. Chez un sujet au repos et dont les yeux sont fermes, om enregistre

une variation périodique de 8 a 12 cycles/s et son amplitude peut atteindre 50µV. on

donne à ces ondes le nom de rythme α.

Si l’on demande au sujet d’ouvrir les yeux ou de faire un effort d’attention, ou

encore si on touche le sujet, les ondes α disparaissent et sont remplacées par des ondes

de moins grande amplitude et de fréquence plus élevée (supérieure a 13 cycles/s) ; ce

sont les ondes β. Le passage subit du rythme α au rythme β est désigné sous le nom de

réaction d’arrêt.

Si le patient s’endort, l’activité se ralentit et augmente en amplitude.

Il existe donc une relation claire entre les niveaux de vigilance et les rythmes

électroencéphalographique. (Figure 2).

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Le rythme α s’observe dans la veille diffuse.

Le rythme β s’observe dans la veille attentive.

Le rythme θ, entre 4 et 7 Hz, s’observe dans le sommeil léger.

Le rythme γ, inferieur a 4Hz, s’observe dans le sommeil profond.

On constate par conséquent que plus le niveau de vigilance est élevé, plus la

fréquence est élevée et l’amplitude basse alors que plus le niveau de vigilance est bas,

plus la fréquence est basse et l’amplitude élevée.

Figure (2) : Tracés EEG caractéristiques des divers phases de continuum veille-

sommeil classes par niveau décroissant de vigilance.

On remarque de haut en bas : la veille attentive et le rythme β, la veille relaxée et le

rythme α, l’endormissement et le rythme θ, le sommeil stade II et des spindles ou des

ondes en fuseaux, le sommeil lent profond et le rythme γ.

II/ Variations des rythmes cérébraux pendant la veille

Deux paramètres caractérisent la veille ; d’une part les niveaux de vigilance, c'est-

à-dire la capacité d’attention, d’autre part les niveaux de performance, c'est-à-dire

la capacité de réalisation.

1- La vigilance :

Elle varie au cours de la journée ; elle tend à être maximale 6 h environ après le

réveil et au maximum de la température (17h). Elle subit un fléchissement net en

début d’après midi. Indépendamment de cette fluctuation circadienne (24), la

vigilance semble modulée par des facteurs « ultradiens » qui tendent à faire osciller

le niveau de vigilance sur des périodes courtes d’environ 90 min. ces oscillations

apparaissent essentiellement lors des baisses de vigilance et lorsque l’on s’approche

du minimum thermique.

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2- Performance :

Dans l’état d’excitation par exemple, l’EEG ressemble au rythme β de la vielle

attentive mais sa fréquence est encore plus élevée, ce qui signifie que l’activité des

structures nerveuses est de plus en plus importante, et des expériences ont été

réalisées qui montre qu’il existe une relation entre EEG et niveaux de performance

(Figure 3). On peut juger objectivement du niveau de performance d’un sujet (animal

ou humain) en quantifiant le degré de réussite à une tache donnée, que celle-ci soit

motrice ou intellectuelle.

Il suffit de mesurer le temps mis pour effectuer la tâche demandée ainsi que le

nombre d’erreurs commises par le sujet. La performance sera bonne si elle est

réalisée rapidement avec un nombre D’erreurs minimal ; au contraire elle sera

considérée mauvaise si le sujet effectue la tache lentement et en commettant

beaucoup d’erreurs.

On constate que la performance s’améliore lorsque l’activité du cerveau

augmente et que par conséquent, le niveau de vigilance est plus élevée (EEG de type

β). La performance se dégrade lorsque l’activité corticale est trop importante et que le

sujet est en état d’hyperexcitation. Une performance maximale nécessite donc un

niveau de vigilance certes optimal, mais non maximal.

Figure (3) : Niveaux de vigilance et niveaux de performance en fonction des

rythmes cérébraux.

SP : sommeil ; VA : veille profonde ; VD : veille diffuse attentive ; H :

hyperexcitation.

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III/ facteurs susceptibles d’influencer les niveaux de vigilance

Des stimulations sensorielles : Elles sont de toute nature ; visuelles,

auditives, olfactives, tactiles. Elles vont modifier l’activité EEG et la faire

apparaitre désynchronisée. Il suffit d’enregistrer l’EEG chez un sujet détendu

en état de veille diffuse. Lorsque le sujet ouvre les yeux, le rythme α est

remplace par un rythme β : lorsqu’il les referme, le rythme α réapparaît. Cette

réaction électroencéphalographique s’appelle la réaction d’arrêt. Elle se

traduit par une désynchronisation du tracé et témoigne d’une activation du

cortex. Toute stimulation sensorielle aura le même effet.

Des facteurs intellectuels produisent également une activation du cerveau :

l’activité α d’un sujet à qui l’on demande un calcul mental va se

désynchroniser et le rythme β persistera tant que la solution ne sera pas

trouvée.

Des facteurs émotionnels agissent de la même façon et on peut facilement

prédire l’absence d’activité α chez un sujet anxieux et son remplacement par

une activité β, témoin d’une activation endogène continue.

Des facteurs humoraux influencent également l’EEG. Les neurones

réticulaires sont très sensibles par exemple à une diminution de la teneur du

sang en oxygène, qui en 1 min peut aplatir un trace et déprimer l’activité

cortical. Le CO2 influe lui aussi sur le système de veille, grâce à son action

humorale directe sur les neurones du système activateur.

L’augmentation de la teneur en CO2 déclenche un éveil électrique du cortex

cérébral. On sait maintenant qu’une teneur normale du sang en CO2 est une

des conditions essentielles du maintien d’un niveau normal de vigilance.

Des hormones telles que l’adrénaline

De nombreuses drogues neurotropes et psychotropes ont également des effets

sur l’EEG.

Les barbituriques, qui sont des somnifères, provoquent une synchronisation

des rythmes avec une activité lente type γ.

Les amphétamines et les caféines sont considérées comme des

drogues « éveillantes » et par conséquent responsables d’une

désynchronisation du tracé EEG.

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B/ Le sommeil

I/ La physiologie du sommeil

Le sommeil comprend 2 phases qui sont reconnaissables que par une

analyse EEG et polygraphique : le sommeil a ondes lentes (SOL) et le

sommeil paradoxal (SP), dont les mécanismes sont totalement différents.

1- Sommeil a ondes lentes

L’EEG permet de distinguer 4 stades dans le sommeil à ondes lentes

(SOL).

Le sommeil lent léger (stade 1 et 2) :

Le stade 1 se caractérise par la disparition du rythme α et son

remplacement par des ondes θ. C’est la phase d’endormissement.

C’est aussi la période de recherche du sommeil et des

hallucinations hypnagogiques.

Le stade 2 se caractérise par la présence de fuseaux de sommeil ou

« spindles » qui sont des bouffées d’activité de 12 à 14 Hz, durant

au moins 0,5 s. L’origine de ces éléments serait située dans le

noyau réticulaire thalamique ;

L’autre élément caractéristique est le complexe K, onde

biphasique, apparaissant soit spontanément, soit en réponse à un

stimulus sensoriel ; il est considère comme un potentiel évoqué

aspécifique et donc comme le témoin d’une réaction d’éveil

« avortée ».

La transition stade 1 à stade 2 peut être marquée par l’apparition

de pointes vertex prédominant au vertex.

Le sommeil lent profond (stade 3 et 4) correspond à l’apparition

d’ondes γ de plus en plus lentes, amples et régulières. La

proportion de celles-ci permet de différencier les stades 3 et 4.

Dès le début du SOL, la respiration devient régulière, de plus en

plus profonde, le sujet est immobile, les mouvements oculaires

sont de plus en plus rares tandis que persiste un certain tonus de

base.

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Figure (4) : Le sommeil lent

Stade I a: noter le morcellement du rythme alpha, Stade I b: apparition du

rythme théta

Stade II: présence de fuseaux voisins de 12 à14 c/sec ou «spindles», Stade III

apparition du rythme delta, Stade IV rythme delta prédominant

2- Sommeil paradoxal

Il se caractérise par l’association de 3 critères polygraphique : EEG, EOG

et EMG

Son apparition est caractérisée sur l’EEG par l’apparition soudaine d’une

activité désynchronisée, rappelant l’activité de veille, d’où le qualificatif de

paradoxal ; étant donné qu’il faut multiplier l’intensité des stimuli sonores 3 a 5 fois

pour obtenir le réveil, on considère le sommeil paradoxal comme le sommeil le plus

profond. Tout se passe comme si le sujet dormait et que son cerveau soit éveillé.

L’EOG montre des mouvements oculaires rapides : le sommeil paradoxal est

pour cette raison souvent appelé REMS (rapid eyes mouvment sleep). L’EMG de la

houppe du menton est complètement aboli, témoignant d’un effondrement du tonus

musculaire.

Le sommeil paradoxal s’accompagne également des signes végétatifs :

accélération de la Fc, augmentation de la pression artérielle, apparition d’une

respiration irrégulière dite « ataxique ». On observe parfois une tumescence des corps

caverneux, bien utile pour distinguer les impuissances psychologiques des

impuissances organiques.

Enfin lorsque l’on réveille un sujet alors qu’il est en phase paradoxale, il dit

avoir rêvé dans presque 90% des cas, alors que les sujets en phase de SOL ne

21

rapportent que très rarement des rêves. On dit que le SP est la phase onirique du

sommeil. Plus simplement le sommeil paradoxal est le sommeil du rêvé.

II/ Les variations physiologiques

Elles sont très dépendantes de l’âge. La durée moyenne du sommeil d’un

adulte est d’environ 8 h mais il existe une grande variabilité dans les besoins de

chacun : entre 6 h pour un petit dormeur et 10 h pour un gros dormeur, la différence

se faisant toujours aux dépens du sommeil léger.

La durée quotidienne du sommeil à la naissance est de 16 h environ, répartie

en sept alternances. Entre 16 et 20 ans, l’alternance veille-sommeil devient

monophasique et la durée moyenne du sommeil est alors de 8 h.

Le sommeil profond diminue et parfois disparaît chez le sujet âgé.

Le sommeil paradoxal est de 60% à la naissance, alors qu’il n’est plus que de 20% à

l’âge adulte.

La privation du sommeil entraîne une dette de sommeil qui n’est pas

proportionnelle a la durée de la privation. En effet, après une privation de sommeil de

plusieurs jours, la dette n’est que de quelques heures et porte principalement sur

SOL.

III/ les fonctions du sommeil

Lorsqu’un sujet est prive de sommeil total (on a réalisé des privations de

sommeil allant jusqu'à 12 j), l’état général est à peine affecte et tous les paramètres

végétatifs et somatiques restent normaux. Le sujet éprouve seulement une sensation

de fatigue et une très forte envie de dormir. Cependant, le sujet manifeste des troubles

du caractère et ses performances psychologiques sont significativement diminuées.

Si l’on réalise des privations sélectives de sommeil paradoxal (jusqu'à 12j), il ne

semble exister aucun effet néfaste, tout au plus une certaines irritabilité : toutefois,

pendant la nuit de récupération, la durée de sommeil paradoxal est augmentée de

façon considérable, allant jusqu'à 40% du sommeil total ; le retour à la normale

nécessite plusieurs jours, ce qui laisse supposer que le SP a un rôle important.

1- Fonctions du sommeil à ondes lentes

L’attribution d’une valeur restauratrice au SOL repose sur un certain nombre de

constatations. Tout d’abord, il existe une diminution du métabolisme cérébral

objective par une baisse de la consommation d’oxygène et du débit sanguin cérébral.

Il est également un fait que certaines fonctions organiques se font pendant la phase

SOL : l’hormone de croissance dont on sait qu’elle intervient dans les processus de

récupération a son pic maximal de sécrétion au début du sommeil lent.

22

D’autre part, si on prive un sujet de sommeil lent profond, on aboutit à une

certaine détérioration des fonctions nobles telles que l’attention, la mémoire et même

le langage.

Le sommeil lent profond apparaît donc comme le sommeil véritablement

réparateur.

2- Fonctions du sommeil paradoxal

C’est le domaine du rêve. Mais à quoi sert le rêve?

S’il existe un consensus quant au rôle du SOL. Celui du sommeil paradoxal a

attiré depuis longtemps la curiosité des chercheurs.

Les expériences de privation de SP montrent deux faits apparemment

contradictoires : d’une part l’absence d’effet néfaste, d’autre par une récupération

qui se fait toujours aux dépens du SOL, ce qui laisse à penser que le sommeil

paradoxal a une importance considérable.

On sait que 90% des dormeurs réveillés en phase de sommeil paradoxal sont

capables de raconter un rêve. Cette observation a conduit Jouvel,

neurophysiologiste spécialiste du sommeil, à élaborer une théorie selon laquelle le

sommeil paradoxal serait nécessaire à la reprogrammation ou à la réactivation

de nos comportements innés.

Pour d’autres, il jouerait un rôle prépondérant dans les apprentissages en

favorisant le stockage à long terme des informations dans la mémoire.

Par ailleurs, la durée du SP varie tout au long de l’ontogénèse : l’adulte « rêve »

20% de son temps de sommeil, le nourrisson 30 à 40 %, le prématuré 50 à 80 % :

en revanche, après 70 ans, le sommeil paradoxal n’est plus que de 15%.

Le SP pourrait donc jouer également un rôle dans les processus de maturation.

23

IV/ Pathologies du sommeil

Le sommeil est pour l’être humain une activité importante puisqu’elle occupe le

tiers de son temps, et qu’un individu « normal » de 80 ans aura passé 30 ans de sa

vie à dormir.

Insomnies

C’est littéralement le manque total de sommeil : par extension, ce terme recouvre

toutes les plaintes en rapport avec un sommeil pauvre en quantité ou en qualité.

Les insomnies occasionnelles, dont le caractère majeur est d’être lie à une

situation inhabituelle : deuil, examens, certaines difficultés de la vie.

Les insomnies chroniques : elles touchent 5 à 15 % de la population

adulte, plus souvent les femmes que les hommes. Les performances des

insomniaques chroniques, évaluées par des tests de vigilance, ne diffèrent

pas de celles des bons dormeurs, l’insomniaque est souvent anxieux, voire

dépressif.

Les insomnies organiques : révélatrices le plus souvent d’une pathologie

douloureuse ou respiratoire comme l’asthme ou l’insuffisance respiratoire

chronique

Les insomnies en pratique psychiatrique : les troubles du sommeil les

plus fréquents s signalent dans les névroses.

Le syndrome des apnées du sommeil (SAS) : certaines personnes

s’arrêtent de respirer en dormant. Elles font des apnées de durée supérieure

à 10 s, au moins 5 à 10 fois par heure.

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