Nous passons entre 6h30 et 8h par jour à dormir. Ainsi, le sommeil est un élément fondamental de notre quotidien. De la même manière que pour le sport, l’alimentation ainsi que tous les piliers de la Santé et du bien-être, le sommeil repose sur des principes physiologiques. Pour rappel, l’étude de l’anatomie du corps vise à comprendre ce qui nous compose, et à appréhender l’imbrication des organes, glandes, muscles et systèmes au sein du corps. L’étude de la physiologie du corps humain s’attache, de son côté, à comprendre comment ces organes et systèmes fonctionnent en harmonie pour nous maintenir en vie. En l’espèce, le passage de la phase d’éveil à la phase de sommeil implique de nombreux mécanismes physiologiques. Ceux-ci sont à observer notamment dans l’aire du cerveau. Nous allons l’aborder en détail dans cet article.
Ainsi, c’est en comprenant la physiologie du corps relative au sommeil que l’on peut mieux le contrôler, ou changer ses habitudes. Pour ceux qui cherchent à « mieux dormir », c’est également par ce prisme de lecture de la physiologie du corps humain que l’on y parvient. Cet article abordera spécifiquement l’explication des principes qui permettent d’accéder à la phase de sommeil, et in fine des éléments qui le perturbent. Il ne sera pas question ici d’aborder ce qui se passe durant la phase de sommeil.
La régulation de l’arrivée en phase de sommeil par deux éléments fondamentaux
Le rôle de la molécule d’adénosine
Pour comprendre ce qui nous pousse à aller dormir le soir, il faut d’abord se tourner vers une molécule : l’adénosine1. Cette molécule est produite et libérée par le métabolisme cellulaire (nos cellules), au niveau des neurones du cerveau. Sa production intervient de manière régulière et progressive au fur et à mesure de la journée. Lorsque ses quantités deviennent importantes dans le cerveau à la fin de la journée, elle a pour rôle principal d’inhiber l’excitation des neurones. Pour cette raison, nous devenons moins alertes lorsque « la fatigue tombe » et ce n’est plus le moments des grandes réflexions. De cette façon, la molécule d’adénosine créée en nous une sensation de fatigue progressive, jusqu’à nous pousser au sommeil chaque soir. Après une bonne nuit de sommeil, les stocks d’adénosine dans le cerveau sont vides. Ils se remplissent ensuite peu à peu au cours de la phase d’éveil, et atteignent leur maximum le soir venu.
À ce stade, retenez-bien que cette molécule créé en nous une « faim de sommeil ». La durée pendant laquelle nous restons éveillés conditionne la quantité d’adénosine produite par nos cellules du cerveau. Généralement, c’est après 10h-15h d’éveil que les niveaux d’adénosine atteignent un pic dans le cerveau.
L’impact de la lumière et du cycle jour / nuit
Le second élément fondamental qui régit notre sommeil nous amène à parler du cycle jour / nuit, et d’une implication hormonale. Nos quotidien sont naturellement rythmés par le lever du soleil, puis son coucher pour laisser place à la phase nocturne. Nous alternons entre jour et nuit, et je ne pense rien vous apprendre jusqu’ici. L’impact de la lumière du jour et de la nuit fait intervenir un mécanisme de production d’hormones bien connues qui entraînent la phase de sommeil : cortisol et mélatonine. Pour rappel, une hormone se définit comme une molécule produisant une réaction chimique, créée et libérée par un organe ou une glande, pour se diriger vers une partie spécifique du corps (ex : le cerveau). Les hormones transitent toujours par le sang pour se rendre dans l’organe où elles doivent agir.
Revenons-en au duo cortisol – mélatonine. Le cortisol est l’hormone de la veille, qui nous donne de l’énergie, l’envie de bouger et la sensation claire d’être éveillé. La mélatonine est l’hormone de la somnolence, qui va nous faire plonger dans la phase de sommeil2. Le coeur du sujet est ici. Lorsque l’on se réveille le matin, du cortisol est produit et libéré dans notre corps par les glandes surrénales3. Un message global de réveil se diffuse donc dans tout l’organisme. Le cortisol indique aux systèmes qu’il faut augmenter le rythme cardiaque, le tonus musculaire et ainsi se mettre en mouvement. Dès lors, c’est par la diffusion du cortisol que l’on se sent éveillé.
Du point de vue physiologique, la libération de cortisol au réveil implique un mécanisme de minuterie dans le corps, qui a pour but de prévoir la production de l’hormone de la somnolence : la mélatonine. Ce mécanisme cortisol-mélatonine se met en œuvre sur une période d’environ 12h à 14h. Cela signifie que la production de cortisol implique une production de mélatonine entre 12h et 14h plus tard dans le cerveau. C’est la glande pinéale qui se charge exclusivement de la production de mélatonine. Ainsi, pour un réveil à 6h, l’hormone de la somnolence commencera à être produite entre 18h et 20h. Plus le cortisol est produit tôt dans la journée consécutivement au réveil, plutôt la mélatonine sera à son tour sécrétée le soir venu. Pour cela, un réveil matinal induit souvent un coucher tôt, et vice versa.
Quel est le rôle du cycle jour / nuit dans tout cela ? La réponse est simple. Le mécanisme cortisol-mélatonine se déclenche par l’exposition à la lumière naturelle du soleil. En effet, lorsque nous ouvrons les yeux au réveil, nous laissons pénétrer la lumière par les yeux. La rétine transmet le faisceau de lumière vers les cellules ganglionnaires qui se situent derrière la face visible de nos yeux. Un détail majeur à préciser : ces cellules ganglionnaires rétiniennes sont des neurones. De fait, elles communiquent les informations qu’elles reçoivent aux zones pertinentes du cerveau. À ce stade, les cellules ganglionnaires transmettent le faisceau de lumière reçu par l’ouverture des yeux à un élément cérébral très spécifique : le noyau suprachiasmatique. Ici, la magie de notre physiologie opère.
Le noyau suprachiasmatique est ce que les spécialistes appellent le « maître horloger du corps ». Connecté à presque toutes les cellules et organes vitaux du corps, il est composé de neurones et se situe dans l’hypothalamus. Dès lors, il transmet l’information de lumière à la glande pinéale. Souvenez-vous, c’est cette glande qui est en charge de produire l’hormone de la somnolence. De manière simultanée, le noyau suprachiasmatique transmet à l’ensemble des organes systèmes l’information suivante, en substance : « De la lumière est arrivée par les yeux, ce qui veut dire que la phase de sommeil est terminée et qu’il faut se réveiller« . Par cette impulsion, le noyau suprachiasmatique entraîne la production de cortisol par les différentes organes et glandes – notamment les glandes surrénales. Lorsque vous ouvrez les yeux et vous exposez à la lumière, la production de cortisol est lancée et la glande pinéale est informée qu’elle devra produire de la mélatonine d’ici 12h à 14h. Dit autrement, notre réveil conditionne notre coucher.
Nous avons parlé de lumière ici, en évoquant brièvement la nécessité de s’exposer à celle du soleil. Pourquoi ne pas simplement s’exposer à des lumières artificielles intérieures pour déclencher ce processus ? L’explication est simple, et une nouvelle fois physiologique. Les cellules ganglionnaires situées derrière la rétine, et les neurones du noyau suprachiasmatique ne sont sensibles qu’à une longueur d’onde et une couleur spécifiques. La longueur d’onde que les cellules des yeux peuvent capter est de 475 nanomètres. La couleur qu’elles peuvent percevoir est proche du bleu clair. Ce sont ni plus, ni moins les caractéristiques de la lumière du soleil, à son lever. S’exposer à la lumière du lever du soleil permet donc de déclencher de manière optimale le mécanisme hormonal cortisol-mélatonine. Celui-ci pourra donc mettre en oeuvre la transition entre la phase « éveil » et la phase « sommeil ». En revanche, s’exposer à des lumières artificielles intérieures ne permettra pas ce mécanisme hormonal. Très simplement, l’intensité émise par la lumière d’un ciel dégagé est comprise entre 50 000 et 100 000 LUX. L’intensité d’une lumière d’appartement se situe autour de 300 LUX. Et celle d’un écran est de l’ordre de 200-500 LUX. L’écart est immense comparé au spectre lumineux du ciel. L’information de lumière ne sera envoyée au noyau suprachiasmatique qu’en présence d’une lumière comprise entre 15 000 et 100 000 LUX (ciel couvert à ciel dégagé), avec une longueur d’onde autour de 475n nanomètres.
Très concrètement, il suffit de sortir entre 2 et 10 minutes chaque matin pour s’exposer à la lumière naturelle du ciel. Et ce, le plus proche du lever du soleil. Rappelez-vous, l’exposition à la lumière implique les processus physiologiques du réveil, qui conditionnent à leur tour les processus de l’endormissement. Du même coup, la glande pinéale interrompt son activité de production de mélatonine. Pareillement, s’exposer quelques minutes à la lumière du coucher du soleil indiquera à notre noyau suprachiasmatique et notre cerveau que la fin de journée approche. Les cellules neuronales et métaboliques peuvent ainsi enclencher plus facilement les processus liés au sommeil, et à la régénération. Sous. un autre angle d’approche, vous aurez certainement déjà fait l’expérience de rester enfermé plusieurs heures, voire jours sans sortir dehors. On ressent souvent un sentiment de décalage à la suite de ça, l’impression d’être « déphasé ». C’est ici que réside l’importance de s’exposer à la lumière naturelle du soleil, à son lever et son coucher.
Pour aller plus loin sur les implications de la lumière sur notre organisme, il s’avère aussi très utile de retenir que les cellules ganglionnaires de nos yeux sont particulièrement sensibles à la lumière provenant du haut. Naturellement, c’est sous cet angle que nous parvient la lumière du soleil. Cependant, cette aptitude physiologique peut nous faire défaut une fois le soir venu. Les lumières très intenses d’intérieur (ex : les plafonniers) reproduisent, à intensité moindre, le schéma de captation de la lumière du soleil. Ainsi, pour favoriser un bon endormissement, mieux vaut couper tout type de lumière haute laissant penser à notre cerveau que nous serions encore exposés au soleil. De plus, la lumière bleue, qu’il s’agisse de celle du soleil ou celle artificielle produite par les écrans, bloque la production de mélatonine au niveau de la glande pinéale. Cette observation physiologique nous permet de déduire qu’en présence de lumière bleue, on sécrète moins de mélatonine, et on réduit nos chances de passer en période de somnolence puis de sommeil. Tirons une conclusion simple quant à nos habitudes : éviter de s’exposer aux écrans à forte lumière bleue durant les heures précédant le sommeil.
Enfin, retenons que la rétine – partie de notre oeil qui transmet aux cellules ganglionnaires ce qu’elle voit à l’extérieur – est plus sensible le soir qu’en journée. De fait, des stimulations bien que moindres et artificielles des lumières intérieures ou des écrans suffira à créer des « messages d’éveil ». En tout état de cause, réduisons notre exposition aux grosses lumières et aux écrans quelques heures avant le coucher et notre endormissement s’en portera mieux.
L’impact physiologique de la caféine dans la phase d’endormissement
On nous a éternellement répété que la prise de café à des heures tardives de la journée pouvait perturber le sommeil à venir. Il y a une explication physiologique à cela. D’abord, le café est qualifié d’excitant. Une partie de la réponse se trouverait donc ici. En effet, la prise de café perturbe de nombreux neurotransmetteurs4 et entraîne une hausse anormale de production de dopamine et de sérotonine. Ces neuro-hormones qui produisent une forme d’excitation et impulsent nos passages à l’action. Là se trouve une des explications de l’effet excitant du café. Mais cela reste incomplet.
Plus en détails, la caféine est la molécule qui constitue le café. Cette molécule, lorsque nous la consommons, a des comportements bien précis dans l’organisme. Celui qui a le plus de conséquence pour le consommateur est le suivant : la molécule de caféine vient occuper les récepteurs neuronaux prévus pour l’adénosine. Cette dernière étant la principale molécule qui inhibe l’activité des neurones lorsque son stock est au maximum. En la présence de caféine, les molécules d’adénosines ne peuvent se lier à leurs récepteurs neuronaux, et sont ainsi rendues inactives. L’inhibition des neurones est interrompue, et l’effet de fatigue escompté par la production d’adénosine est bloqué par la caféine. C’est donc par un maintien de l’excitation des neurones que le café, entre autre5, perturbe notre passage à la phase « sommeil ».
Les différentes études et observations scientifiques en la matière ont conclu que l’effet de la caféine décrit ci-dessus intervient jusqu’à 6 à 12h après la prise du café6 . En appliquant le principe de précaution, on peut prudemment se dire que la caféine enregistre des effets sur l’adénosine, et in fine le sommeil, jusqu’à 12h après sa prise. Prudence étant mère de sûreté, je ne peux que vous conseiller d’arrêter toute consommation de café après 10h du matin, pour s’assurer un endormissement optimal.
Manger tôt pour mieux dormir
Un tour du côté du pancréas
En la matière, le pancréas joue un double rôle. Nous le savons tous, le pancréas est très impliqué dans la digestion des repas, et la régulation de l’acidité de notre pH sanguin. Il produit l’insuline – qui va notamment réguler le taux de sucre dans le sang – et de nombreuses enzymes digestives chargées de décomposer les aliments en nutriments. Ce que nous savons moins en revanche, c’est que cet organe dispose de récepteurs à la mélatonine. La fameuse hormone de la somnolence, qui favorise notre endormissement. Le pancréas est parallèlement très lié à la glande pinéale par des liaisons nerveuses. Lorsque l’obscurité arrive à l’approche du coucher, la glande pinéale débute sa production de mélatonine (2-3h avant) et communique, par ce biais, au pancréas qu’il est temps d’entrer en phase de repos.
Cependant, le pancréas peut commencer à pleinement réduire ses activités qu’après avoir achevé la digestion. À ce moment, il pourra activer ses récepteurs à la mélatonine de façon optimale. Dans le sens contraire, l’activité du pancréas pour la digestion perturbe sa sensibilité à la mélatonine.
Ainsi, le premier avantage de manger tôt est d’avancer la phase de digestion, et donc la mise au repos du pancréas. De cette façon, il pourra activer ses récepteurs à la mélatonine, suivre l’impulsion de la glande pinéale et favoriser un bon endormissement. À l »inverse, un repas tardif recule d’autant plus la digestion, et viendra perturber sa qualité car le pancréas est informé qu’il doit se mettre au repos . Du même coup, la digestion obstrue la réception de mélatonine dans le pancréas. Tous les processus – digestion et endormissement – se croisent, se perturbent , et impactent en définitive l’endormissement.
La connexion ghréline – hormones de croissance
Par ailleurs, le jeu des hormones permet d’expliquer autrement l’intérêt de manger tôt pour un bon sommeil. À nouveau, partons de ce que nous savons tous : le sommeil permet de régénérer nos tissus musculaires, nerveux, adipeux, etc… Il favorise ainsi notre croissance globale. Cela est permis par les hormones de croissance, très actives durant la nuit. C’est notamment en première partie de nuit, entre 21h et 1h du matin, que celles-ci sont produites et agissent dans l’organisme. À ce niveau, faisons le lien avec l’hormone de la faim : la ghréline. Cette hormone, produite et libérée par l’estomac, vient indiquer au cerveau que notre corps a besoin de nourriture. D’un point de vue physiologique, nous observons que la ghréline revient à la charge à chaque fois que notre taux de glycémie post-repas est redescendu à un faible niveau. Cette chute – du taux de glycémie – se produit dans les 2-3h qui suivent le repas. Ainsi, une baisse du taux de glycémie post-repas induit une nouvelle production de ghréline7, celle-ci entraînant à son tour une production d’hormone de croissances.
En conséquence, manger tôt laisse le temps au taux de glycémie de redescendre, ce qui permet une nouvelle production de l’hormone de ghréline. Celle-ci favorisera à son tour la production d’hormones de croissance. Ces hormones pourront agir pendant la première partie de la nuit, et ainsi permettre le rôle régénérateur du sommeil.
Lorsque nous nous mettons à table tardivement, l’effet inverse se produit. Prenons un exemple concret. Un repas pris à 21h et qui dure environ 1h, fin à 22h. Le taux de glycémie s’élève et sa rechute intervient 2 à 3h après la fin du repas. Il est à présent entre 00h et 1h du matin. La ghréline commence à être de nouveau produite, et va entraîner la production d’hormones de croissance. Le temps de toute cette mise en oeuvre, et les hormones de croissance ne pourront pas agir. Leur phase principale d’action étant située lors du sommeil profond – c’est à dire avant 00h. Alors que dans notre exemple, ce n’est que vers 2h du matin que les hormones de croissance commencent à être produites. Leur effet est dès lors complètement inhibé, et l’effet régénérateur du sommeil avec.
D’autres liens importants entre lumière, faim et sommeil
Plus qu’étroitement lié, les deux phénomènes de la faim et du sommeil sont à mettre en lien avec l’exposition à la lumière pour comprendre nos différents comportements au quotidien.
D’abord, nous avons tous remarqué notre tendance à manger davantage en hiver qu’en été. Le rôle de la lumière explique cela. Dans un premier temps, la lumière est reconnue comme un coupe-faim naturel. Cela s’explique par le fait que le récepteur de la lumière déjà évoqué, le noyau suprachiasmatique, a de nombreuses liaisons nerveuses avec les régulateurs de la faim (AgRP et POMC)8. Ainis, sa forte mise en activité en raison de captation de la lumière impacte notre appétit au quotidien. L’absence plus importante de lumière naturelle (en hiver notamment) stimule les neurones régulateurs de la faim du côté de l’appétit. À contrario, la présence dominante de lumière naturelle (en été) favorise la stimulation des neurones en charge de la satiété. C’est ainsi que l’on se trouve généralement à manger davantage lors des saisons d’hiver, où les jours sont les plus courts.
Une autre implication hormonale fait interagir la faim et le sommeil dans notre physiologie. Il a été observé – et désormais reconnu par les scientifiques – que la molécule d’adénosine stimule la production de ghréline, l’hormone de la faim. Cela se produit notamment lorsque les niveaux d’adénosine sont très élevés. Souvenez-vous ce que nous avons dit précédemment à ce sujet. Le cerveau enregistre des niveau très importants d’adénosine à l’approche du coucher, à des phases tardives ou durant la nuit. En temps normal, elle vient inhiber l’excitation des neurones pour permettre l’entrée en phase de sommeil. Mais il arrive parfois que nous restions éveillés malgré ce processus physiologique. La nuit blanche que l’on fait à l’occasion d’un évènement particulier est l’exemple idéal. Concrètement, c’est pour cela que nous ressentons de nouveau la faim lorsque l’on fait une nuit blanche. Effectivement, rester éveillé jusqu’à 5h du matin induit un niveau très élevé – même maximum – de molécule d’adénosine. Cette sur-concentration stimule à son tour la production de l’hormone de la faim – la ghréline. Et ce, indépendamment du fait que nous avons certainement déjà mangé la veille au soir.
Concluons sur ce qui est fondamental
Nombre de nos actions quotidiennes ont des implications au niveau de notre physiologie, et font jouer les différentes zones anatomiques du corps. Dormir, manger, avoir faim, être fatigué et se réveiller sont des actions et ressentis à la fois permanents et cycliques. En comprenant leur fonctionnement, chacun peut tendre vers son fonctionnement optimal. Comprendre sa physiologie, c’est ne pas laisser place au fatalisme et se convaincre que l’on peut agir pour modifier nos habitudes. Il en va d’une meilleure Santé, de plus hautes performances quotidiennes et long terme, ainsi que d’un bien-être permis par l’impression de contrôler son corps. La compréhension de la physiologie est la clef de lecture de tous ces phénomènes, et la porte d’entrée de ces ressentis si précieux. À mon sens, Santé, bien-être et performance n’ont pas d’égal. Le sommeil les nourrit, à son échelle. La physiologie, elle, les explique.
- L’adénosine est une molécule, mais n’est pas une hormone. ↩︎
- La mélatonine est l’hormone principale responsable de la somnolence. Elle permet le basculement vers l’endormissement, mais n’a pas pour rôle de maintenir endormi. Ainsi, prendre des substances médicamenteuses à base de mélatonine lorsque l’endormissement n’est pas un problème ne fait pas sens, d’un point de vue physiologique. ↩︎
- Dans notre anatomie, les glandes surrénales se situent juste au dessus des reins. Elles constituent ce qu’on pourrait appeler « sa tête ». ↩︎
- Neurones du cerveau chargés de la transmission d’informations nerveuses. ↩︎
- La prise d’autres boissons à base de caféine (thé, sodas) entraîne évidemment les mêmes effets physiologiques. ↩︎
- Et toutes autres substances contenant de la caféine. Tel que mentionné dans la note de bas de page précédent. ↩︎
- Cela explique notamment pourquoi des repas très riches en glucides, sucrés ou tout produit transformés n’entraînent pas la même satiété. Nous ressentons plus rapidement une sensation de faim dans les heures qui suivent. ↩︎
- Les neurones AgRP et POMC agissent comme régulateurs de la faim, de façon antagoniste. Les neurones POMC suppriment notre sensation d’appétit, en libérant des substances la satiété à notre cerveau. À l’oppose, les neurones AgRP stimulent l’appétit et la faim par l’inhibition des neurones POMC. Par ce jeu antagoniste entre appétit et satiété, les neurones AgRP et POMC contribuent majoritairement à réguler notre faim ↩︎