La durée de notre sommeil est depuis longtemps considérée comme un facteur important pour notre santé. Mais une nuit de sommeil ne se résume pas simplement à un certain nombre d’heures. Pendant que nous dormons, notre cerveau passe par différentes phases de sommeil qui s’alternent plusieurs fois au cours de la nuit. Une nouvelle étude à grande échelle montre désormais que cette architecture du sommeil semble également être liée à notre santé future.

Des chercheurs de l’Université médicale de Capital, en Chine, ont analysé les données de sommeil de 95 559 personnes issues de la UK Biobank. Les participants ont porté un capteur de mouvement au poignet pendant sept jours et sept nuits. Les données ont ensuite été analysées à l’aide d’une méthode d’apprentissage profond afin d’estimer les différents stades du sommeil et d’autres caractéristiques du sommeil.

Les résultats sont remarquables : une durée plus importante de sommeil paradoxal était statistiquement associée à un risque moindre de développer 83 maladies différentes. Un sommeil profond plus long était également lié à un risque moindre de plusieurs maladies. Parallèlement, des durées de sommeil très courtes, des rythmes de sommeil irréguliers et des périodes d’éveil plus longues pendant la nuit étaient associés à des résultats de santé moins bons. Mais qu’est-ce qui se cache derrière ces corrélations ?

Le sommeil, c’est bien plus qu’une simple horloge qui tourne

Quiconque répond « sept heures » à la question posée le matin « Combien de temps as-tu dormi ? » ne décrit qu’une partie de ce qui s’est passé pendant la nuit. En effet, le sommeil se compose de différentes phases. En termes simples, on distingue trois catégories principales : le sommeil léger, le sommeil profond et le sommeil paradoxal. Ces phases s’alternent tout au long de la nuit selon des cycles récurrents. Le sommeil paradoxal est la phase durant laquelle les rêves intenses sont particulièrement fréquents. REM signifie « Rapid Eye Movement » (mouvements oculaires rapides). Parallèlement, le cerveau est exceptionnellement actif pendant cette phase.

Le sommeil profond, en revanche, fait partie de ce qu’on appelle le sommeil non-REM et est souvent décrit comme une phase de sommeil particulièrement réparatrice. Pendant cette période, l’activité cérébrale change considérablement tandis que divers processus de récupération physique se déroulent. Cela signifie que deux personnes peuvent toutes deux passer sept heures au lit tout en ayant des architectures de sommeil légèrement différentes. Ce sont précisément ces différences que les chercheurs ont souhaité examiner de plus près.

Près de 100 000 personnes observées pendant plusieurs années

Pour cette étude, l’équipe de recherche s’est appuyée sur les données de la UK Biobank, une étude longitudinale britannique à grande échelle. L’analyse finale a porté sur 95 559 individus. L’âge moyen était d’environ 56 ans. Les participants ont ensuite été suivis pendant une durée médiane de 8,9 ans. Au cours de cette période, les chercheurs ont pu utiliser les données de santé pour identifier les maladies nouvellement diagnostiquées.

Le nombre de caractéristiques de santé examinées était particulièrement vaste. Les scientifiques ont pris en compte 1 049 phénotypes de maladies différents et ont cherché à déterminer si certaines caractéristiques du sommeil étaient statistiquement associées à leur apparition ultérieure. De cette manière, l’étude est allée bien au-delà de nombreuses études traditionnelles sur le sommeil, qui, par exemple, se concentrent uniquement sur les maladies cardiovasculaires, le diabète ou la dépression.

Comment le sommeil a-t-il été mesuré ?

Une différence importante par rapport à de nombreuses études antérieures réside dans la méthode de collecte des données. Les participants n’avaient pas à indiquer chaque matin la durée de leur sommeil. À la place, ils portaient un accéléromètre au poignet. Ces appareils enregistrent les mouvements. À l’aide d’un algorithme d’apprentissage profond spécialement développé, appelé SleepNet, divers paramètres du sommeil ont ensuite été déduits des données de mouvement. Il s’agissait notamment du sommeil paradoxal, du sommeil profond, du sommeil léger, de la durée totale du sommeil, des périodes d’éveil nocturnes et de la régularité du sommeil. Cela présente un avantage : les chercheurs ne se sont pas appuyés uniquement sur les souvenirs des participants.

Il existe toutefois une limitation importante. Un capteur de mouvement au poignet n’équivaut pas à une mesure du sommeil réalisée dans un laboratoire du sommeil. Lors d’une polysomnographie traditionnelle, les ondes cérébrales, les mouvements oculaires et l’activité musculaire, entre autres, sont enregistrés directement. En revanche, dans cette étude, les phases de sommeil ont été estimées de manière algorithmique à partir des données d’accélération. Les résultats sont donc intéressants, mais doivent être interprétés en conséquence.

Une augmentation du sommeil paradoxal était associée à un risque moindre de maladie

Cette association était particulièrement évidente pour le sommeil paradoxal. Les chercheurs ont constaté qu’une augmentation de la durée du sommeil paradoxal d’un intervalle interquartile — soit 47,6 minutes — était associée à un risque moindre de développer 83 maladies. Parmi celles-ci figuraient des pathologies appartenant à diverses catégories, telles que les maladies cardiovasculaires, les troubles neurologiques et d’autres problèmes de santé. Pour certaines maladies, les associations statistiques étaient particulièrement marquées.

Par exemple, le rapport de risque pour l’insuffisance cardiaque était de 0,74. Pour la démence, il était de 0,54. Un rapport de risque de 0,20 a été observé pour la maladie de Parkinson. Toutefois, ces chiffres ne doivent pas être interprétés comme signifiant, par exemple, que 47 minutes de sommeil paradoxal supplémentaires réduisent automatiquement de moitié le risque de démence. Les rapports de risque décrivent l’association statistique au sein de la population étudiée. Ils ne prouvent pas qu’un sommeil paradoxal plus long prévienne la pathologie en question.

Le sommeil paradoxal présente un intérêt scientifique particulier car le cerveau est très actif pendant cette phase. À certains égards, l’activité neuronale ressemble davantage à celle de l’état de veille que pendant d’autres phases du sommeil. Le sommeil paradoxal est notamment associé à la consolidation de la mémoire, au traitement des émotions et à certains processus d’apprentissage. Cela ne signifie pas pour autant que le sommeil paradoxal soit à lui seul responsable de ces fonctions. Le sommeil est une interaction complexe entre différentes phases. Cette nouvelle étude apporte donc des preuves supplémentaires indiquant qu’une architecture du sommeil équilibrée pourrait jouer un rôle important pour la santé.

Le sommeil profond a également révélé des corrélations intéressantes

Le sommeil paradoxal n’était pas le seul à se démarquer. Une durée plus longue de sommeil profond était associée à un risque moindre de sept maladies. Parmi celles-ci figuraient, entre autres, le diabète de type 2 et les troubles dépressifs majeurs. Une corrélation a également été observée pour la maladie de Parkinson. Par exemple, avec une augmentation interquartile de 47,5 minutes du sommeil profond, le rapport de risque était de 0,89 pour le diabète de type 2 et de 0,86 pour le trouble dépressif majeur.

Une fois encore, il est important de noter que l’étude met en évidence des associations et ne prouve pas un effet protecteur. Néanmoins, ces résultats soulignent que lorsque l’on se demande « Est-ce que je dors suffisamment ? », la réponse ne dépend peut-être pas uniquement du nombre total d’heures de sommeil.

Le manque de sommeil s’est particulièrement démarqué

Les résultats concernant les personnes ayant une durée de sommeil très courte étaient particulièrement frappants. Les chercheurs ont examiné la relation entre la durée du sommeil et 86 phénotypes de maladies différents. Pour 69 d’entre eux, la fourchette présentant le risque le plus faible observé se situait principalement entre six et huit heures de sommeil. En revanche, les personnes dormant moins de cinq heures présentaient un nombre particulièrement élevé d’associations défavorables.

Dans ce groupe, des associations défavorables significatives ont été constatées pour 37 maladies par rapport au groupe de référence dormant entre six et huit heures. Cela ne signifie toutefois pas que tout le monde a besoin exactement de sept heures de sommeil. Les besoins individuels en sommeil varient. L’âge, les facteurs génétiques, le mode de vie, l’état de santé et bien d’autres facteurs jouent un rôle. L’étude montre plutôt que des durées de sommeil très courtes étaient associées à un large éventail de risques pour la santé au sein de cette population.

Le rythme de sommeil semble également jouer un rôle

Un autre aspect intéressant de l’étude portait sur la régularité du sommeil des participants. Les résultats ont montré que des fluctuations plus importantes d’une nuit à l’autre étaient associées à un risque plus élevé de plusieurs maladies. Une plus grande irrégularité du sommeil était notamment liée à un risque accru de troubles anxieux et de troubles dépressifs majeurs. La durée pendant laquelle les personnes restaient éveillées après s’être endormies jouait également un rôle.

Ce que l’on appelle le temps d’éveil après l’endormissement — connu dans le jargon technique sous le nom de WASO, « wake after sleep onset » — était associé à un risque accru de six pathologies. Parmi celles-ci figuraient, entre autres, l’abus d’alcool, la dépendance aux substances psychoactives et l’arthrose. Cela montre clairement que la qualité du sommeil ne se résume pas à s’endormir rapidement. La question de la stabilité et de la continuité du sommeil tout au long de la nuit pourrait également avoir une incidence sur la santé à long terme.

Un rythme régulier pourrait être plus important qu’on ne le pensait

Cet aspect est particulièrement intéressant d’un point de vue chronobiologique. Notre organisme ne fonctionne pas indépendamment d’une horloge interne. Ce que l’on appelle le rythme circadien régule, entre autres, le sommeil et l’éveil, la température corporelle, la sécrétion d’hormones et de nombreux processus métaboliques. Ce rythme est synchronisé quotidiennement par des signaux externes. La lumière est le signal de synchronisation le plus important.

Si les heures de coucher varient considérablement, cela peut entraîner un décalage entre le sommeil et l’horloge interne de l’organisme. Bien que cette nouvelle étude ne prouve pas qu’un rythme de sommeil irrégulier soit à l’origine de maladies, elle apporte des preuves supplémentaires que la régularité elle-même pourrait constituer un élément important d’un sommeil sain. L’une des conclusions les plus intéressantes concerne la relation entre la durée du sommeil et la santé. Le risque de maladie n’augmentait pas simplement selon le principe « plus on dort, mieux c’est » ou « moins on dort, pire c’est ». Au contraire, les chercheurs ont mis en évidence une relation non linéaire pour de nombreux phénotypes de maladies.

Cela signifie qu’il existait une fourchette dans laquelle le risque observé était le plus faible, tandis que des durées de sommeil à la fois très courtes et plus longues pouvaient être associées à certaines maladies de manière plus défavorable. Pour la majorité des maladies examinées présentant une telle relation, la fourchette associée au risque le plus faible se situait entre six et huit heures. Cela corrobore l’idée selon laquelle le sommeil ne peut être arbitrairement raccourci ou prolongé indéfiniment sans altérer les associations liées à la santé.

Les chercheurs ont mis en évidence un total de 156 associations significatives

Lorsque toutes les caractéristiques du sommeil examinées ont été prises en compte ensemble, l’analyse dite « d’association à l’échelle du phénotype » — après une correction rigoureuse pour les tests multiples — a identifié un total de 156 associations statistiquement significatives entre les caractéristiques du sommeil et les maladies d’apparition récente.

Parmi celles-ci figuraient notamment :

• 83 associations avec la durée du sommeil paradoxal,
• 7 avec le sommeil profond,
• 7 avec le sommeil léger,
• 50 avec la durée totale du sommeil,
• 6 avec le temps de réveil après s’être endormi,
• 3 avec l’irrégularité du sommeil.

Cette large répartition illustre à quel point la relation entre le sommeil et la santé est complexe. Il ne semble pas y avoir un seul paramètre de sommeil qui explique tous les résultats en matière de santé.

Que se passe-t-il réellement pendant la nuit ?

Pour mieux comprendre ces résultats, il est utile d’examiner le cycle normal du sommeil. Après l’endormissement, le sommeil non-REM commence en premier. Il est suivi de phases de sommeil plus profondes. Plus tard dans la nuit, la proportion de sommeil paradoxal augmente généralement. Cette séquence se répète plusieurs fois.

Cependant, les cycles de sommeil individuels ne sont pas identiques. Le sommeil profond est généralement plus fréquent pendant la première moitié de la nuit, tandis que les phases de sommeil paradoxal peuvent s’allonger à l’approche du matin. Les personnes qui se lèvent régulièrement très tôt – et qui manquent ainsi une partie de la seconde moitié de la nuit – pourraient donc présenter une répartition différente de certaines phases de sommeil. C’est l’une des raisons pour lesquelles la durée du sommeil à elle seule ne suffit pas à tout expliquer.

Ce que l’étude ne peut pas prouver

Aussi intéressants que soient ces résultats, l’étude présente une limite majeure : il s’agit d’une étude observationnelle. En d’autres termes, les chercheurs ont observé les habitudes de sommeil des participants et les maladies qui sont apparues par la suite. Ils n’ont pas modifié expérimentalement le sommeil des participants. On ne peut donc pas affirmer que « davantage de sommeil paradoxal prévient la démence ». Les données ne permettent pas non plus de conclure que « les personnes qui dorment moins de cinq heures tomberont malades ».

Il se pourrait, par exemple, que certains facteurs sanitaires ou sociaux influencent à la fois le sommeil et le risque ultérieur de maladie. Bien que les chercheurs aient procédé à de nombreux ajustements statistiques et analyses de sensibilité — et même après une période de suivi de deux ans qui ne tenait pas compte des maladies nouvellement apparues —, de nombreuses corrélations ont persisté ; la possibilité d’un « biais résiduel » demeure.

Un autre point doit être pris en compte. L’étude s’appuie sur la UK Biobank. Les participants avaient en moyenne 56 ans et provenaient principalement de la population britannique. Dans le groupe analysé, 96,9 % des participants s’identifiaient comme blancs. Les résultats ne peuvent donc pas être automatiquement généralisés à toutes les tranches d’âge et à toutes les populations à travers le monde. Cela est d’autant plus pertinent que les habitudes de sommeil, les horaires de travail, les conditions d’éclairage, la culture et le mode de vie peuvent varier considérablement d’un groupe de population à l’autre.

Ce que l’on peut retenir de cette étude

Cette étude élargit notre compréhension d’un sommeil sain. Il semble qu’il ne s’agisse pas uniquement d’atteindre un nombre d’heures spécifique. Parmi les facteurs importants, on peut citer l’interaction entre les différentes phases du sommeil, la régularité du sommeil, les longues périodes d’éveil pendant la nuit et la durée totale du sommeil.

Il était particulièrement frappant de constater qu’une durée de sommeil comprise entre six et huit heures était associée au risque le plus faible pour de nombreuses maladies étudiées, tandis que des durées de sommeil très courtes, inférieures à cinq heures, étaient liées à un nombre particulièrement élevé de corrélations défavorables. Pour la chronobiologie, cependant, la combinaison de la durée et du rythme du sommeil présente un intérêt particulier.

Une personne peut passer suffisamment de temps au lit tout en ayant un rythme très irrégulier. À l’inverse, un rythme régulier ne peut pas compenser entièrement un sommeil chroniquement insuffisant.

La qualité du sommeil ne commence pas seulement au moment où l’on s’endort

Cette nouvelle étude démontre de manière convaincante que le sommeil est un phénomène biologique complexe. Le sommeil paradoxal, le sommeil profond, le sommeil léger, la durée du sommeil, les réveils nocturnes et la régularité d’une nuit à l’autre sont tous associés à différents effets sur la santé.

Le sommeil paradoxal s’est particulièrement démarqué dans cette étude : une durée plus longue de sommeil paradoxal était associée à un risque moindre de 83 maladies. Un sommeil profond plus long a été associé à un risque moindre de sept maladies. Parallèlement, une durée de sommeil très courte, un sommeil irrégulier et des réveils plus fréquents pendant la nuit ont été associés à divers effets néfastes sur la santé. Cependant, ces résultats ne prouvent pas que l’on puisse prévenir les maladies en prolongeant spécifiquement certaines phases du sommeil.

Ils montrent plutôt que la qualité et la structure de notre sommeil peuvent être tout aussi importantes pour la santé à long terme que le nombre d’heures que nous passons à dormir. Cela ouvre une piste de recherche intéressante : à l’avenir, l’accent ne sera peut-être plus uniquement mis sur la durée de notre sommeil, mais aussi sur la façon dont celui-ci s’organise tout au long de la nuit — et sur son alignement avec notre horloge biologique interne.