Cycles du sommeil : ce qui se passe vraiment la nuit

Les cycles du sommeil s'enchaînent 5 à 7 fois par nuit, chacun durant 90 à 120 minutes : sommeil léger, puis profond, puis paradoxal. En début de nuit domine le sommeil profond, qui répare le corps. En fin de nuit, le paradoxal prend plus de place et trie la mémoire. C'est ainsi que les décrit Arnaud Tortel, kinésithérapeute et diététicien, kiné de l'équipe internationale de trail Salomon depuis 2011 et fondateur de la marque de surmatelas Iakota.

Cet article reprend ce qu'il explique dans l'épisode d'Extraterrien « La vérité sur les cycles du sommeil », sponsorisé par Iakota. C'est le deuxième volet d'une série : le premier est résumé dans notre article sur le sommeil et la récupération sportive.

Le système nerveux autonome, clé de lecture de la nuit

Fuite ou combat, repos et digestion

Arnaud Tortel part d'un système que l'on ne contrôle pas par la volonté. Il a deux versants :

• l'orthosympathique accélère le cœur et envoie le sang vers les muscles. C'est le mode « fuite ou combat », celui du promeneur qui croise un loup en forêt ;
• le parasympathique freine le cœur et favorise la digestion. C'est le mode « repos et digestion », celui de la sieste après un bon repas.

On oscille sans cesse entre les deux, et le sommeil demande de basculer vers le parasympathique.

La VFC, un témoin indirect de la récupération

Ces oscillations se voient dans le cœur. À 60 battements par minute, l'intervalle entre deux battements n'est jamais exactement d'une seconde : il varie, par exemple de 0,8 à 1,2 seconde. C'est la variabilité de la fréquence cardiaque (VFC). Plus elle est élevée, plus l'organisme est capable d'accélérer et de freiner, donc plus il est en forme. « La mort, c'est l'absence de variabilité cardiaque », résume-t-il.

Il met en garde contre la lecture des montres : elles restent indicatives, avec des erreurs qui pouvaient atteindre 20 à 30 % il y a quelques années (voir notre article sur la fiabilité des montres de running). Le protocole qu'il utilise en recherche :

• une ceinture cardiaque plutôt qu'une montre ;
• 5 minutes de mesure allongé au réveil, puis 5 minutes debout à côté du lit ;
• un questionnaire validé d'une vingtaine de questions sur le ressenti.

Le lien entre VFC et sommeil est documenté : l'activité parasympathique augmente au fil des stades du sommeil lent, alors que le sommeil paradoxal s'accompagne de poussées sympathiques (Stein et Pu, 2012).

Les cycles du sommeil, stade par stade

Du sommeil léger au sommeil profond

Les stades se distinguent par la fréquence des ondes cérébrales. Éveillé, le cerveau travaille au-delà de 12 à 14 Hz. En se détendant, il descend vers 8 Hz, puis de plus en plus bas. Plus les ondes ralentissent, en se rapprochant de 1 Hz, plus le sommeil est profond. On passe ainsi par trois étapes : sommeil léger, sommeil moyen, sommeil profond.

Le sommeil paradoxal, le temps du rêve

Il porte ce nom parce que le dormeur est profondément endormi alors que ses yeux bougent par saccades. C'est la phase des rêves. Le cerveau bloque les muscles pour que le corps ne mime pas le rêve. Arnaud Tortel prend l'exemple des chiens qui semblent courir et aboyer en dormant.

Durée d'un cycle de sommeil et nombre de cycles

Selon lui, un cycle dure autour de 100 minutes, entre 90 et 120 selon les personnes, et une nuit en compte 5 à 7. Les cycles ne se ressemblent pas :

• en début de nuit, beaucoup de sommeil profond et très peu de paradoxal ;
• en fin de nuit, le rêve s'allonge et le sommeil profond diminue.

Le Dr Rémi Lombard, médecin du sommeil, donne une fourchette proche : trois à six cycles d'environ 90 minutes (voir notre article sur le sommeil du sportif). Ces valeurs évoluent avec l'âge : chez l'adulte, le temps de sommeil, l'efficacité du sommeil et la part de paradoxal baissent en vieillissant (Ohayon et al., 2004).

Sommeil profond et sommeil paradoxal : à quoi servent-ils ?

Le sommeil profond répare le corps

Son rôle, explique Arnaud Tortel, est de « nettoyer, amener de la cicatrisation, reconstruire l'organisme » : muscles, os, ligaments, organes. La recherche le confirme pour l'hormone de croissance, dont une grande partie des pics nocturnes coïncide avec le sommeil lent profond (Van Cauter et Plat, 1996).

D'où une distinction qu'il martèle : la quantité n'est pas la qualité. Dormir 9 heures après une soirée arrosée ne veut pas dire avoir bien récupéré. Bien dormir, c'est avoir passé du temps en sommeil profond et avoir pu rêver.

Le sommeil paradoxal trie la mémoire

Il compare le paradoxal à la mémoire vive d'un ordinateur qu'il faut vider vers un autre stockage. Ceux qui rêvent très peu retiennent moins bien une liste de mots ou une récitation, observe-t-il. Il note aussi que beaucoup de gens rêvent sans s'en souvenir.

Peut-on augmenter son sommeil profond ?

Barth raconte qu'il mesure environ une heure de sommeil profond par nuit, et qu'il a gagné 10 à 15 minutes en moyenne en arrêtant les écrans plus tôt. Pour Arnaud Tortel, il n'existe que deux leviers :

• dormir plus longtemps, pour avoir un cycle de plus ;
• ne pas perturber le sommeil : coucher plus tôt, pas d'écran, bouchons d'oreilles, literie adaptée.

Lumière et chronotype : à chacun son heure de coucher

La lumière du jour cale l'horloge

Le corps est câblé sur l'alternance jour et nuit. Plus on s'expose à la lumière naturelle dans la journée, plus le système hormonal se met en route pour le sommeil quand la nuit tombe. La lumière artificielle, elle, prolonge la journée.

Couche-tôt, couche-tard

Arnaud Tortel observe des rythmes très différents dès l'enfance : l'un de ses enfants s'écroulait tôt, sa sœur tenait jusqu'à 23 h. Barth s'y reconnaît : lors de la traversée du GR20 en six jours, réveil à 4 h, il lui fallait deux à trois heures pour se mettre en route quand ses compagnons étaient frais tout de suite.

L'invité relie ces profils à son propre modèle, construit sur des tests physiques : les profils « ortho », dynamiques et « on/off », s'endormiraient tôt et se réveilleraient en cours de nuit ; les profils « para » s'endormiraient tard mais dormiraient d'une traite, et seraient plus nombreux en ultra-trail. La science documente bien l'existence de chronotypes du matin et du soir, dont une partie est héritée et qui évoluent avec l'âge (Roenneberg et al., 2007). Le lien avec le système nerveux autonome tel qu'il le décrit reste, lui, une hypothèse de praticien à tester.

Il avance aussi que certaines hormones sont sécrétées avant 22 h et plus après. Sur ce point, la recherche invite à la nuance : le pic d'hormone de croissance suit l'endormissement plutôt qu'une heure fixe, ce qui plaide surtout pour un coucher régulier, adapté à son chronotype.

La literie Iakota : ce qu'annonce le fabricant

Le principe

Arnaud Tortel a conçu des surmatelas fins, dont une version « nomade » de 400 g que l'on emporte en déplacement. Selon lui, leurs oxydes métalliques renvoient au corps ses propres infrarouges, et une couche de carbone, objet d'un nouveau brevet, ferait circuler les électrons comme lorsque l'on est en contact avec la terre. Effets rapportés par ses utilisateurs :

• davantage de sommeil profond mesuré par les montres, comme chez un homme de 55 ans passé selon lui de 15-20 minutes à 1 h 30 ;
• une VFC plus haute et des rêves dont on se souvient ;
• parfois, des sueurs nocturnes les premiers jours. Lui-même dit avoir transpiré pendant dix jours au début.

Ce qui reste à démontrer

Ce sont les arguments du fabricant. Les athlètes de l'équipe Salomon dorment dessus depuis plus de deux ans, et Arnaud Tortel annonce une étude avec un doctorant et un polysomnographe, seul outil qui mesure réellement les stades du sommeil, pour comparer les nuits avec et sans surmatelas. Il insiste : « ce n'est pas magique », il s'agit de remettre le corps « dans sa physiologie ». Les travaux publiés sur la mise à la terre (earthing) reposent pour l'instant sur de petites études (Chevalier et al., 2012). Les résultats de l'étude annoncée permettront de juger sur pièces.

Les études citées

• Chevalier G, Sinatra ST, Oschman JL, Sokal K, Sokal P. Earthing: health implications of reconnecting the human body to the Earth's surface electrons. Journal of Environmental and Public Health, 2012.
• Ohayon MM, Carskadon MA, Guilleminault C, Vitiello MV. Meta-analysis of quantitative sleep parameters from childhood to old age in healthy individuals: developing normative sleep values across the human lifespan. Sleep, 2004.
• Roenneberg T, Kuehnle T, Juda M et al. Epidemiology of the human circadian clock. Sleep Medicine Reviews, 2007.
• Stein PK, Pu Y. Heart rate variability, sleep and sleep disorders. Sleep Medicine Reviews, 2012.
• Van Cauter E, Plat L. Physiology of growth hormone secretion during sleep. Journal of Pediatrics, 1996.

Cet article ne remplace pas l'avis d'un professionnel de santé. En cas de troubles du sommeil qui durent, consultez votre médecin.

Pour aller plus loin, écoutez l'épisode complet avec Arnaud Tortel, puis notre article sur les exercices pour mieux dormir.