Chaque soir, lorsque vous tombez dans les bras de Morphée, vous perdez connaissance sans vous en rendre compte. Pendant que votre perception du monde extérieur disparaît, vos circuits neuronaux continuent de fonctionner à plein régime, parfois même avec des pics d’activité comparables, voire supérieurs, à l’état d’éveil.
L’entrée dans le sommeil est un état très particulier, qui fut considéré jusque dans les années 1930, à tort, comme un basculement instantané entre la conscience et l’inconscience. Ce n’est pas le cas ; grâce aux progrès des neurosciences, nous savons désormais que l’activité électrique du cerveau ne se coupe jamais entièrement ; elle persiste, mais différemment. Que se passe-t-il vraiment au moment où votre conscience décroche ? Comment votre cerveau, tout en restant fonctionnel, parvient-il à provoquer volontairement sa propre déconnexion du réel ?
À l’intérieur du cerveau qui s’endort
Il faut voir l’endormissement comme une transition physiologique, que le cerveau opère dès qu’il a atteint un certain état de relâchement sensoriel. Dès que votre vigilance chute, plusieurs mécanismes de régulation s’enclenchent presque immédiatement. Le débit sanguin diminue dans le cortex (zone impliquée dans la conscience) et le thalamus et l’hypothalamus prennent le relais du contrôle de l’activité neuronale. Dans le même temps, la circulation du liquide céphalorachidien s’intensifie dans les espaces interstitiels : ce fluide, qui baigne le cerveau, permet d’évacuer les déchets métaboliques produits pendant la veille, notamment les protéines accumulées autour des neurones.
« Tout doit changer », résume Adam Horowitz, chercheur en neurosciences au MIT, pour décrire cette transformation. Et, effectivement, tout change : la composition chimique du milieu cérébral, la répartition du flux sanguin, la communication entre régions corticales, le niveau d’activité électrique des réseaux neuronaux. Le cerveau, ainsi préparé, est prêt à se détourner de la perception externe du monde pour passer sur un « mode interne », qui lui permet de se régénérer.
Au moment de l’endormissement, l’activité des neurones change de régime. Pendant l’éveil, elle est rapide, irrégulière, et indépendante : les régions corticales échangent en continu. Lorsque la vigilance baisse, cette activité se réorganise. Les neurones commencent à se synchroniser : ils alternent des phases d’activité et des moments de repos, suivant un rythme plus lent et régulier, formant des ondes.
C’est dans les années 1930 que ce changement d’état a été observé pour la première fois, grâce à un appareil alors révolutionnaire : l’électroencéphalogramme (EEG). Le physicien et amateur de sciences Alfred Lee Loomis avait eu l’idée d’enregistrer l’activité électrique du cerveau de ses invités pendant leur sommeil. Ses courbes montraient des oscillations rythmiques, faites de pics et de creux, qui ralentissaient progressivement à mesure que les sujets s’endormaient.
Ces oscillations lentes apparaissent dans les tout premiers stades du sommeil léger, appelés N1 et N2. Ce sont les phases où l’on « décroche » sans être encore totalement endormi : la conscience se rétracte mais le cerveau reste toujours réceptif aux sons ou aux mouvements environnants. Ces stades font partie du sommeil lent (ou non-REM), caractérisé par l’absence de mouvements oculaires rapides et par une activité cérébrale lente, à la différence du sommeil paradoxal, dominé par une activité plus rapide et proche de l’éveil.
À mesure que le sommeil s’installe, l’activité électrique du cerveau ralentit graduellement. Les signaux, d’abord rapides et désordonnés pendant la veille, deviennent plus réguliers et coordonnés. Ce changement se traduit à l’électroencéphalogramme par des ondes de fréquence de plus en plus basse et d’amplitude croissante : on les appelle ondes alpha et ondes thêta lors du sommeil léger, puis ondes delta dans le sommeil profond. Vous pouvez voir ci-dessous la différence entre les différentes ondes.
Aux frontières de l’éveil
La transition entre la veille et le sommeil est un processus actif, par lequel le cerveau passe par un état instable ; certaines zones se déconnectent, tandis que d’autres connaissent un regain d’activité. La désactivation du thalamus et du cortex préfrontal coupe, en partie, le cerveau du monde extérieur. Les signaux sensoriels continuent de lui arriver, mais ils ne sont plus traités de manière cohérente : le cerveau les réinterprète ou les mélange alors à ses propres représentations internes. Au même moment, certaines zones du cortex, notamment les régions pariétales et temporales, voient leur activité augmenter. Souvenirs, émotions et impressions sensorielles sont, eux aussi, mélangés, puisque le cortex préfrontal n’est plus là pour superviser.
Ce déséquilibre est appelé état hypnagogique, une phase de transition dans laquelle le cerveau n’est plus tout à fait éveillé, mais n’est pas encore pleinement dans le sommeil. Votre conscience se fragmente : les pensées se transforment en images, les sons se mêlent à des impressions vagues, et la réalité se dissout lentement pour laisser place, parfois, aux hallucinations hypnagogiques.
Vous reconnaissez sans doute ce moment où votre esprit se remplit de visions éphémères (paysages étranges, visages inconnus, formes abstraites) qui s’effacent brusquement si la moindre stimulation venait à vous réveiller. Certains artistes, comme le célèbre peintre espagnol Salvador Dalí, ont d’ailleurs appris à apprivoiser cet état entre veille et sommeil, convaincus qu’il renfermait un potentiel créatif unique.
Lorsque la synchronisation neuronale gagne la majeure partie du cortex et que le thalamus ferme la porte aux stimuli sensoriels, la transition vers le sommeil s’achève enfin. L’activité électrique du cerveau ralentit et se stabilise, marquant l’entrée dans le sommeil lent profond, correspondant aux stades N2 et N3. Commence alors le véritable cycle du sommeil nocturne, une phase d’environ 90 minutes, alternant phases de sommeil lent et sommeil paradoxal (ou REM), qui se répétera quatre à six fois au cours de la nuit. La lutte entre votre raison, encore accrochée à ses dernières pensées, et votre corps qui réclame le repos prend fin. Votre cerveau commence à réparer ses tissus, à éliminer les déchets métaboliques et à consolider vos souvenirs, jusqu’à ce que la conscience reprenne le dessus au petit matin. Le grand ménage nocturne s’arrête et votre réveil vous tirera de votre lit ; il vous faudra ensuite une bonne vingtaine de minutes pour que votre thalamus accepte votre retour parmi les vivants !
- L’endormissement n’est pas une coupure nette de la conscience, mais une transition progressive où le cerveau réorganise son activité électrique et chimique.
- Durant cette phase, certaines régions s’éteignent tandis que d’autres s’activent, provoquant des images mentales et des sensations étranges typiques de l’état hypnagogique.
- Une fois la synchronisation neuronale complète, le cerveau entre dans le sommeil lent profond, entame ses cycles de récupération et prépare le réveil.
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