Les phases du sommeil expliquées : comment fonctionne notre cycle de sommeil

Découvrez tout sur les processus qui se déroulent dans l'organisme, de l'endormissement au réveil, ainsi que les différentes phases d'un cycle de sommeil.

De l'assoupissement pendant la phase d'endormissement aux rêves pendant le sommeil paradoxal, jusqu'au réveil le matin : au cours d'une nuit, nous passons sans cesse par différentes phases de sommeil. Chacune d'entre elles se caractérise par des particularités spécifiques. Découvrez ici en quoi elles consistent exactement et ce qui se passe dans l'organisme pendant chacune de ces phases.

Cycle du sommeil : aperçu des phases de sommeil

Le sommeil n’est pas un processus linéaire, mais se déroule sous la forme de phases de sommeil marquées par des changements au niveau de l’activité cérébrale, des mouvements oculaires, de la fréquence cardiaque, de la fréquence respiratoire, de la tension musculaire, des taux hormonaux et de la température corporelle. Comme si cela n’était pas déjà assez complexe, ces étapes se répètent sous la forme de « cycles de sommeil » suivant un schéma bien précis. Une personne qui dort d’une traite sans être dérangée la nuit parcourt environ 4 à 5 cycles de sommeil.

Un cycle de sommeil dure quant à lui entre 60 et 120 minutes et se subdivise en phase d’éveil, en sommeil paradoxal (REM: Rapid Eye Movement, c’est-à-dire mouvements oculaires rapides) et en sommeil lent (de N1, sommeil léger, à N3, sommeil profond). De N1 à N3, la profondeur du sommeil ne cesse d’augmenter.

Sommeil sain : quelle est la durée optimale ?

La quantité de sommeil dont une personne a besoin chaque jour est tout à fait individuelle. Des études à long terme ont toutefois montré que, pour une bonne santé (mentale), la durée optimale de sommeil pour un adulte est de 7 heures – du moins entre 18 et 64 ans.

Dormir plus ou moins que cela aurait donc même des effets négatifs sur la santé et réduirait l’espérance de vie. À long terme, la concentration peut également souffrir d’ un manque de sommeil, par exemple dû à une procrastination délibéréeau moment du coucher(«Revenge Bedtime Procrastination »), tandis qu’un excès de sommeil contribue quant à lui à l’apparition du diabète et du surpoids.

Les bébés, les enfants et les adolescents de moins de 18 ans ont en revanche besoin de plus de sommeil ; à un âge plus avancé, on peut se contenter d’une durée de sommeil plus courte sans mettre sa santé en danger. D’ailleurs, selon une étude, une personne moyenne dort – du moins en Allemagne – 7 heures et 45 minutes par nuit.

Il existe toutefois d’autres modes de sommeil, comme le sommeil polyphasique, qui répartit le sommeil en plusieurs courtes phases tout au long de la journée, au lieu de le concentrer en une seule période nocturne. L’objectif est de réduire la durée totale du sommeil et de maximiser le temps d’éveil en optimisant les phases de sommeil particulièrement efficaces, telles que le sommeil paradoxal. Il en existe différentes variantes, notamment le sommeil biphasique (sommeil nocturne plus sieste) et le sommeil « Everyman » (sommeil principal plus plusieurs courtes siestes). Bien que le sommeil polyphasique soit utilisé dans des situations extrêmes, sa mise en œuvre au quotidien est difficile et son efficacité à long terme n’est pas scientifiquement prouvée. Les inconvénients potentiels sont le manque de sommeil et les risques pour la santé.

Si la durée de votre sommeil ne correspond pas aux recommandations issues des études, il n’y a pas lieu de s’inquiéter. En effet, la quantité de sommeil dont vous avez besoin dépend de la façon dont vous vous sentez au réveil. Si tu te lèves en pleine forme et prêt à affronter la journée, tu as probablement dormi suffisamment. En revanche, si tu as du mal à te lever et que tu te sens à nouveau fatigué peu après le réveil, cela peut être le signe d’un manque de sommeil et d’une durée de sommeil insuffisante, que tu devrais surveiller.

Tu peux vérifier si tu dors suffisamment grâce à un test simple. Pour cela, prends le temps de le faire pendant le week-end ou quelques jours de vacances. Ne règle pas de réveil et veille à ne pas être réveillé le matin par des bruits parasites ou la lumière du jour. Dors aussi longtemps que tu en as besoin et note la durée de ton sommeil ainsi que ton niveau de forme le matin. Au bout de quelques jours, tu pourras ainsi calculer une moyenne de la durée de ton sommeil. Si tu as entre 18 et 64 ans et que tu dors en moyenne 7 heures, tu n’as rien à changer. En revanche, réduis la durée de ton sommeil si tu dors plus de 7 heures. Elle est inférieure à cette durée ? Dans ce cas, essaie de dormir plus longtemps.

Pour en savoir plus sur la durée optimale de sommeil, consulte nos autres articles.

Presque toutes nos cellules sont régulées par l’alternance de la lumière et de l’obscurité. Le début de la phase d’endormissement est principalement contrôlé par l’hormone mélatonine et l’adénosine, un produit de dégradation. La mélatonine n’est produite que dans l’obscurité ; elle incite pour ainsi dire l’organisme à se préparer au sommeil et influence également notre régulation thermique et notre système immunitaire.

La lumière du jour, tout comme la lumière bleue des écrans LED, inhibe cette production ; c’est pourquoi les appareils électroniques n’ont pas leur place dans la chambre à coucher. Sa concentration dans le sang augmente dès la tombée de la nuit et atteint son maximum au milieu de la nuit. La production de mélatonine est toutefois étroitement liée à ce que l’on appelle l’heure habituelle de coucher.

En d’autres termes : notre corps mémorise l’heure à laquelle nous nous couchons habituellement et augmente la production en temps voulu. C’est pourquoi il est si important, notamment en cas de troubles du sommeil, de respecter des horaires de coucher réguliers afin de ne pas perturber le processus de production. 

La deuxième substance est l’adénosine. Celle-ci nous rend fatigués et « nous donne envie d’aller au lit ». À chaque minute où nous sommes éveillés, la concentration d’adénosine dans le cerveau augmente, ce qui fait que plus nous restons éveillés longtemps, plus nous sommes fatigués. Cette fatigue accumulée au cours de la journée est appelée « pression du sommeil » en science. Lorsque la pression du sommeil, c’est-à-dire la concentration de ces substances endogènes, est finalement suffisamment élevée, nous nous endormons.   

C’est également pendant la phase d’endormissement que se produit ce tressaillement musculaire caractéristique, qui donne l’impression de tomber. Il survient parce que, pendant cette phase, les muscles reçoivent encore des impulsions motrices via les récepteurs nerveux, alors que certaines parties du cerveau sont déjà en mode sommeil. Les fonctions cérébrales encore actives provoquent alors ces tressaillements musculaires en raison des stimuli transmis.

Chaque cycle de sommeil commence par le sommeil léger et marque la transition entre l'état de veille et celui de sommeil. À ce stade, les muscles se détendent, la température corporelle baisse et la perception de l'environnement s'estompe. La respiration et le pouls « ralentissent » : la respiration devient plus calme et plus régulière, tandis que la fréquence cardiaque diminue progressivement.

Dès ce stade, le corps entame la réparation cellulaire – même si ce n’est pas dans la même mesure que pendant le sommeil profond. Une personne qui bouge ou parle pendant son sommeil se trouve probablement en phase de sommeil léger. Comme son nom l’indique, il est encore relativement facile de réveiller quelqu’un pendant cette phase de sommeil.

Un simple effleurement, un mouvement ou un bruit léger suffit à nous réveiller rapidement à ce stade. Une personne qui se réveille après une phase de sommeil léger se sent plus en forme que si elle avait été tirée de son sommeil profond.

C’est pourquoi les experts recommandent qu’une sieste réparatrice ne dure jamais plus de 20 minutes pour une récupération optimale, afin que le corps n’entre pas en phase de sommeil profond.

Enfin, l’être humain entre en sommeil profond, qui représente environ 1 à 1,5 heure par nuit. 

Il est impossible de déterminer avec précision la durée exacte du sommeil profond, car celle-ci dépend de plusieurs facteurs. Les personnes qui dorment 6 heures ou moins par jour, par exemple, ont à peu près autant de sommeil profond que celles qui dorment 8 heures ou plus par nuit. 

Au cours de cette phase, le cerveau assimile ce qu’il a appris et vécu au cours de la journée écoulée. De plus, le « système d’évacuation » du cerveau s’active, permettant ainsi d’éliminer les « déchets mentaux » qui se sont accumulés pendant la journée. À cet effet, le cerveau dispose d’un système glymphatique, analogue au système lymphatique. Cette fonction de détoxification fonctionne particulièrement bien lorsque la respiration et le pouls se synchronisent (dans un rapport de 1:4) – 15 respirations et 60 battements cardiaques par minute. Nos cellules cérébrales rétrécissent alors jusqu’à 60 %, afin que les « canaux d’évacuation » aient le champ libre. 

C’est également pendant ce sommeil profond que s’opère la régénération physique. Pour les athlètes, il s’agit de la phase anabolique, si importante et indispensable, au cours de laquelle les hormones de croissance sont sécrétées et leur permettent de devenir plus rapides, plus puissants et plus endurants.  

Au début de la nuit, les phases de sommeil profond sont longues, puis elles raccourcissent à chaque cycle de sommeil. Un critère de qualité pour une « bonne nuit » et une architecture de sommeil saine est que plus de 50 % du sommeil profond ait eu lieu pendant la première moitié de la nuit.

À propos : chez une personne souffrant de troubles du sommeil, quelque chose ne tourne pas rond. Souvent, elle n’atteint même plus aucune phase de sommeil profond. Or, c’est précisément ce sommeil profond qui est particulièrement important pour la régénération. C’est pourquoi elle se sent souvent épuisée au cours de la journée. En raison de ces réveils constants et artificiels, le corps doit en quelque sorte lutter sans cesse pour se rendormir. Cela épuise également ses forces.

Cette phase est suiviedu sommeil paradoxal (sommeil des rêves). Son nom vient du fait que, pendant cette phase, les globes oculaires bougent de manière clairement visible sous les paupières, car c’est à ce moment-là que l’on rêve le plus intensément (REM, de l’anglais Rapid Eye Movement, c’est-à-dire « mouvements oculaires rapides »).

Au cours de cette phase REM, qui dure environ 5 à 20 minutes, la musculature est paralysée. Cela empêche les mouvements rêvés d’être réellement effectués. Au fur et à mesure que la nuit avance – c’est-à-dire au cours des cycles de sommeil suivants –, les phases REM s’allongent et les phases de sommeil profond raccourcissent.

C’est finalement par le biais du sommeil léger que l’individu revient à l’état de veille aux premières heures du matin – à condition que le réveil ne l’arrache pas auparavant à l’une des autres phases de sommeil.   

Le rythme des phases de sommeil est particulièrement important, car ce n’est que lorsque notre horloge biologique est en phase avec notre quotidien que la régénération peut s’achever avant que notre réveil ne sonne. En effet, pendant que nous dormons, notre cerveau continue de fonctionner à plein régime. Il ne se contente pas de traiter les impressions et les informations de la journée.

Des processus de régénération importants se déroulent également dans celui-ci et dans le corps pendant le sommeil. Les cellules nerveuses sont renouvelées et reconnectées, et les déchets métaboliques inutiles sont éliminés. De plus, comme toutes les fonctions corporelles sont ralenties, le système immunitaire dispose de plus d’énergie pour lutter contre les agents pathogènes.

Le sommeil profond est le plus long au début de la nuit, puis il devient de plus en plus court au fil des cycles suivants et peut même être totalement absent lors de la dernière phase de sommeil. Cela permet de commencer la nouvelle journée en pleine forme. Tu as sans doute déjà lu quelque part que le sommeil avant minuit était particulièrement important – mais ce n’est pas tout à fait vrai. 

En réalité, ce sont les 4 à 5 premières heures de sommeil qui sont les plus importantes, quelle que soit l’heure à laquelle on s’endort, car c’est pendant cette période que se produisent la plupart des phases de sommeil profond. Et le sommeil profond est essentiel à la régénération de notre corps et à notre santé générale. Ainsi, si tu ne te couches qu’à 1 heure du matin, le sommeil jusqu’à 5 heures est particulièrement important. En revanche, pour ceux qui se couchent dès 20 heures (comme les boulangers, par exemple), le sommeil avant minuit revêt effectivement une importance particulière. 

La qualité du sommeil est également influencée par des facteurs externes

Même si les différentes phases du sommeil suivent un cycle biologique bien défini, leur qualité est fortement influencée par des facteurs externes. La température, l’environnement et le confort de sommeil contribuent à déterminer la qualité de notre sommeil et la stabilité des transitions entre les phases. Chez les enfants en particulier, un environnement de sommeil inadapté peut les amener à se réveiller plus souvent ou à passer moins de temps en sommeil profond. C’est pourquoi il vaut la peine de prêter attention à des détails apparemment insignifiants, comme le choix d’une couette adaptée aux tout-petits, afin d’améliorer leur sommeil de manière ciblée.

Que se passe-t-il lorsque nous nous réveillons ? Pendant la nuit, la mélatonine et l’adénosine, c’est-à-dire les hormones qui régulent notre sensation de fatigue, sont éliminées par l’organisme. Ainsi, la pression du sommeil diminue à chaque minute qui passe. À l’aube, à mesure que la luminosité augmente, nos fonctions cérébrales et corporelles se remettent lentement en marche, suivant notre horloge biologique individuelle.

Le corps se prépare alors à une activité accrue. La température corporelle et la tension artérielle augmentent sous l’effet de la sécrétion de cortisol, une hormone qui régule également la glycémie. Lorsque ce processus prend le dessus sur le besoin de sommeil restant, nous nous réveillons spontanément.

Ceux qui se réveillent sans la sonnerie d’un réveil sortent généralement d’une phase de sommeil paradoxal, c’est-à-dire de la phase où l’on rêve. C’est pourquoi on se souvient parfois de ses rêves. Alors que le réveil à la sortie d’une phase de sommeil léger ne pose pas de problème, il peut entraîner une fatigue persistante si l’on se réveille pendant la phase de sommeil profond. Cela arrive rarement chez les personnes ayant une routine de sommeil régulière et des heures de réveil constantes, mais les travailleurs postés, en particulier, en souffrent régulièrement.

Les nuits vraiment réparatrices ne dépendent donc pas uniquement dela durée du sommeil, mais aussi des différentes phases du sommeil. La première moitié de la nuit est particulièrement importante pour la régénération physique, tandis que la seconde moitié est essentielle pour la récupération mentale. Les jours où tu ne fournis pas d’effort physique important, tu peux donc te contenter d’environ 6 heures de sommeil pendant la semaine sans causer de dommages durables à ton corps. Mais dès que les contraintes physiques et psychiques augmentent, tu devrais consacrer davantage de temps à ton sommeil et, par là même, à ta récupération.