La psychophysiologie est l'étude scientifique des interactions entre le psychisme et les mécanismes physiologiques chez l'homme et les animaux, née au 19ème siècle. Elle se distingue de la psychologie physiologique par le statut des variables étudiées et adopte des démarches descriptives et explicatives. En tant que discipline neuroscientifique, cognitiviste, expérimentale et clinique, elle s'intéresse à divers aspects des émotions, comportements et fonctions mentales à travers des outils variés, dont l'imagerie cérébrale.

1. Matière : Psychophysiologie
Année universitaire : 2011/2012
Enseignant : Dr. MAGOURI Iteb
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2. 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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3. 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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4. 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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5. 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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6. 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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7. 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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8. 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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9. 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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10. 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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11. 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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12. 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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13. 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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14. 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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15. 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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16. 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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17. 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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18. 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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19. 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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20. 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
20

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.
21

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.
22

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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