Contributions à l'étude de l'influence de l'alimentation sur la régulation du sommeil.

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Guesdon, Benjamin (2006) Contributions à l'étude de l'influence de l'alimentation sur la régulation du sommeil. Doctorat Nutrition humaine, Biologie & Nutrition Humaine (Ger), INAPG 2006INAP0003.

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Résumé

Les rapports entre sommeil et alimentation sont l'objet d'interactions complexes et multiples.
Dans ce cadre, le champ d'étude de l'influence de l'alimentation sur le sommeil constitue non seulement une porte d'entrée vers une meilleure compréhension de la régulation du sommeil, mais aussi une importante voie thérapeutique pour en prévenir et soigner les dysfonctionnements. Nous avons choisi d'aborder ce thème par deux approches différentes : une "approche métabolique", celle de l'influence sur le sommeil de l'alimentation globale en terme d'apports protéino-énergétiques, c'est-à-dire, de substrats métaboliques; une "approche nutraceutique", celle de l'influence sur le sommeil de molécules spécifiques apportées par l'alimentation. Ces angles d'étude complémentaires, représentatifs de la diversité et de la complexité des possibilités d'influence de l'alimentation sur le sommeil, ont servi de base à nos travaux de recherche, réalisés sur le modèle du rat. Dans la première approche, nous avons pu vérifier l'existence d'un modèle dans lequel des perturbations de la quantité et de la qualité du sommeil sont induites de manière spécifique par des modifications de l'apport alimentaire protéino-énergétique. Dans la deuxième approche, nous nous sommes intéressés au cas particulier d'un hydrolysat peptidique qui, présentant des propriétés anxiolytiques originales, est considéré comme une source potentielle de principe actif agissant sur la régulation du sommeil. Nous avons pu créer un modèle expérimental montrant les propriétés protectrices de l'apport alimentaire de cet hydrolysat sur les perturbations de sommeil induites par le stress. Outre les perspectives que ces résultats ouvrent pour une modulation de la régulation du sommeil et de ses troubles par l'alimentation, comme, par exemple, la possibilité de rétablir un sommeil physiologique, respectant les cycles normaux d'alternance des phases de Sommeil Lent et de Sommeil Paradoxal (que les traitements pharmacologiques ont souvent du mal à rétablir), nos travaux permettent aussi d'éclairer certains aspects de la régulation du sommeil, comme ses liens avec la régulation du métabolisme périphérique et celle de la réponse au stress.
Mots clés: apport protéino-énergétique, métabolisme énergétique et protéique, hydrolysat peptidique de la caséine αs1 bovine, stress, sommeil, SOL, SP

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Table des Matières

BENEDICTIONS 3
RESUME 5
ABSTRACT 6
PUBLICATIONS ET COMMUNICATIONS 7
TABLE DES MATIERES 9
AVANT-PROPOS, QUAND LA SCIENCE RENCONTRE LA CROYANCE POPULAIRE: QUI DINE
DORT OU QUI DORT DINE ? 16
PREMIERE PARTIE: INTRODUCTION GENERALE 18
LE SOMMEIL, UN ETAT DE LA VIGILANCE A PART, UNE GRANDE FONCTION PHYSIOLOGIQUE
ENCORE INCONNUE 19
1.1 QU’EST-CE QUE LE SOMMEIL ? 19
1.1.1 Généralités: le sommeil, un état particulier de la vigilance 19
1.1.1.1 Définition comportementale du sommeil 20
1.1.1.2 L’étude du sommeil par les enregistrements EEG 21
1.1.1.3 Le sommeil dans le monde animal 22
1.1.2 Le sommeil, un phénomène hétérogène fait de l’alternance de deux stades : sommeil lent et sommeil paradoxal 23
1.1.2.1 Le sommeil lent 23
1.1.2.2 La découverte du sommeil paradoxal 24
1.1.2.3 Le sommeil paradoxal, une forme active de sommeil 24
1.1.2.4 Discrimination des différents stades de sommeil par EEG 25
1.1.2.5 Une organisation complexe en cycles 25
1.1.3 Le sommeil, un processus actif - 26
1.1.4 …Résultant de mécanismes centraux complexes, en relation avec l’éveil 27
1.1.4.1 Le sommeil suit un rythme circadien 27
1.1.4.2 Le système de l’éveil 28
1.1.4.3 Un système anti-éveil responsable de l'endormissement et du sommeil 30
101.1.4.4 Mécanismes à l’origine du sommeil lent 31
1.1.4.4.1 Système exécutif 31
1.1.4.4.2 Système permissif 31
1.1.4.5 Mécanismes à l’origine du sommeil paradoxal 32
1.1.4.5.1 Le réseau exécutif 32
1.1.4.5.2 Le contrôle permissif 32
1.1.4.6 Esquisse d’un modèle de régulation du cycle veille-sommeil 32
1.1.5 Le sommeil est une variable extrêmement régulée mais difficile à contrôler 34
1.1.5.1 Alors que de nombreux facteurs semblent pouvoir ponctuellement augmenter l’éveil - 34
1.1.5.2 …Il est beaucoup plus difficile de contrôler artificiellement le sommeil et de le restaurer en cas de besoin 35
1.1.5.2.1 Des substances endogènes pouvant influencer le sommeil 35
1.1.5.2.2 Des drogues hypnogènes peu satisfaisantes 36
1.2 POURQUOI DORMONS NOUS ? 37
1.2.1 Le paradoxe du sommeil: une fonction primordiale pour l’organisme…dont la fonction est une énigme 37
1.2.2 Les premières explications 38
1.2.3 De nombreuses hypothèses au niveau central 39
1.2.3.1 Sommeil et cognition 39
1.2.3.2 Sommeil lent et réparations cellulaires 39
1.2.3.3 Sommeil paradoxal, neurotransmission et maintien de la fonction synaptique
401.2.3.4 Sommeil paradoxal, santé mentale et maturation neurale 40
1.2.3.5 Sommeil paradoxal et maintien de l’hérédité psychologique 40
1.2.4 Implication du sommeil dans la régulation du métabolisme périphérique, piste potentielle pour un rôle majeur du sommeil complexe dans l’organisme 41
1.2.4.1 Influence du sommeil sur les rythmes hormonaux et circadien 42
1.2.4.2 Données pathologiques et épidémiologiques: conséquences des perturbations du sommeil sur le métabolisme périphérique 42
1.2.4.2.1 Le travail en horaires décalés 42
1.2.4.2.2 Les troubles du sommeil 43
1.2.4.2.3 La dette de sommeil et le syndrome plurimétabolique 43
111.2.4.3 Données expérimentales: les expériences de privation de sommeil et leur conséquences pour l’organisme 44
1.2.4.3.1 Conséquences d’une réduction de sommeil chez l’homme 44
1.2.4.3.2 Privation totale de sommeil chez les animaux 45
1.2.4.4 Dualité sommeil lent sommeil paradoxal: possibilité d’une action différentielle sur le métabolisme énergétique et protéique 46
1.3 BILAN: POURQUOI S’INTERESSER A L’INFLUENCE DE L’ALIMENTATION DANS LA
REGULATION DU SOMMEIL ? 47
1.3.1 Les troubles du sommeil, un problème de santé public majeur 47
1.3.2 Comment l’alimentation est-elle susceptible d’affecter le sommeil ? 49
1.3.2.1 Première approche 49
1.3.2.2 Deuxième approche 50
AVIS AU LECTEUR 51
DEUXIEME PARTIE: APPROCHE METABOLIQUE, INFLUENCE DES APPORTS
PROTEINO-ENERGETIQUES EN LIEN AVEC UNE MODULATION DU
METABOLISME ENERGETIQUE ET PROTEIQUE SUR LA REGULATION DU
SOMMEIL ET DE SES DIFFERENTS STADES 52
2.1 INFLUENCE DE L’APPORT DE SUBSTRATS METABOLIQUES SUR LA REGULATION DU
SOMMEIL: ETAT DE L’ART 53
2.1.1 INTRODUCTION 53
2.1.2 ARGUMENTS EN FAVEUR D’UNE INFLUENCE DES APPORTS ENERGETIQUES ET
PROTEIQUES DE L’ALIMENTATION SUR LE SOMMEIL 54
2.1.2.1 Le sommeil postprandial 54
2.1.2.2 Apports énergétiques ou protéiques en excès ou déséquilibrés et sommeil 54
2.1.2.3 Expériences de privation de nourriture et de réalimentation 55
2.1.2.4 Nutrition parentérale et sommeil 56
2.1.2.5 Influence de l’état nutritionnel et métabolique à long terme sur le sommeil : troubles du comportement alimentaire et métaboliques et régulation du sommeil - 57
2.1.3 HYPOTHESES SUR LES VOIES D’ACTION POTENTIELLES DE L’APPORT DE SUBSTRATS
METABOLIQUES SUR LE SOMMEIL 58
2.1.3.1 Détection précoce des nutriments dans l’intestin 58
122.1.3.2 Le système orexinergique, un système d’intégration d’informations relatives à l’éveil et au comportement alimentaire - 59
2.1.3.3 La régulation humorale du sommeil par l’insuline et la sérotonine 59
2.2 DESCRIPTION DE LA DEMARCHE EXPERIMENTALE SUIVIE 61
2.2.1 NOTRE HYPOTHESE DE TRAVAIL: LA MODULATION DU SOMMEIL ET DE SA
COMPOSITION EXPRIME LES CONSEQUENCES DE L’APPORT PROTEINO-ENERGETIQUE SUR LE
METABOLISME 61
2.2.2 LES PREDICTIONS 62
2.2.3 LA CONSTRUCTION DES MODELES EXPERIMENTAUX DE MODIFICATION DE L’APPORT
PROTEINO-ENERGETIQUE 62
2.2.3.1 Un modèle de restriction-réalimentation énergétique destiné à moduler spécifiquement l’accrétion de masse grasse, donc le métabolisme glucido-lipidique 63
2.2.3.2 Un modèle de restriction-réalimentation protéique destiné à moduler spécifiquement l’accrétion de masse maigre, donc le métabolisme protéique 63
2.2.4 LES ETUDES REALISEES 64
2.3 PREMIERE PHASE DE TRAVAIL: LA MODIFICATION DE L’APPORT PROTEINOENERGETIQUE
PEUT INDUIRE CHEZ LE RAT DES CHANGEMENTS RELATIFS DE SOMMEIL LENT
ET DE SOMMEIL PARADOXAL CORRELES A L’EVOLUTION DES COMPOSITIONS CORPORELLES
EN MASSE GRASSE ET EN MASSE MAIGRE 65
2.3.1 RESUME DE L’ETUDE 65
2.3.2 CONCLUSIONS DE L’ETUDE 67
2.3.2.1 Retour sur les prédictions de départ: des résultats cohérents avec notre hypothèse de travail 67
2.3.2.2 Des limites qui appellent à une analyse plus détaillée des changements métaboliques obtenus en début de réalimentation 68
2.4 DEUXIEME PHASE DE TRAVAIL: ETUDE DES RELATIONS TEMPORELLES ENTRE
METABOLISME ET SOMMEIL AU PREMIER JOUR DES PHASES DE REALIMENTATION
ENERGETIQUE OU PROTEIQUE 69
2.4.1 INTRODUCTION 69
2.4.2 RESULTATS 69
2.4.2.1 Modulations métaboliques au cours du premier jour de la réalimentation énergétique 69
2.4.2.1.1 Modulations du métabolisme protéique 69
2.4.2.1.2 Modulations du métabolisme glucido-lipidique 70
132.4.2.2 Modulations métaboliques au cours du premier jour de la réalimentation protéique 71
2.4.2.2.1 Modulations du métabolisme protéique 71
2.4.2.2.2 Modulations du métabolisme glucido-lipidique 72
2.4.3 CONCLUSION: BILAN ET MISE EN PERSPECTIVE DES RESULTATS SUR LES MODULATIONS
DU METABOLISME AVEC LES DONNEES OBTENUES SUR LE SOMMEIL 72
2.4.3.1 Confirmation des conclusions de l’étude précédente 72
2.4.3.2 Mise en relation des données sur le métabolisme avec les données heure par heure obtenues sur le sommeil - 73
2.4.3.2.1 Restriction-réalimentation énergétique 73
2.4.3.2.2 Restriction-réalimentation protéique 74
2.5 CONCLUSION ET PERSPECTIVES 75
ARTICLE 1: RESTRICTION-REFEEDING OF CALORIES AND PROTEIN INDUCES CHANGES TO
SLOW-WAVE AND PARADOXICAL SLEEP THAT PARALLEL CHANGES IN BODY LIPID AND
PROTEIN LEVELS IN RATS 77
TROISIEME PARTIE: APPROCHE NUTRACEUTIQUE, CAS DE L’APPORT
ALIMENTAIRE D’UN HYDROLYSAT TRYPSIQUE DE LA CASEINE αS1 A
ACTIVITE DE TYPE ANXIOLYTIQUE 88
3.1 INFLUENCE DE L’APPORT ALIMENTAIRE DE SUBSTANCES A ACTIVITE SPECIFIQUE SUR LA
REGULATION DU SOMMEIL: ETAT DE L’ART 89
3.1.1 NUTRITION "OPTIMALE", ALIMENTS FONCTIONNELS ET NUTRACEUTIQUES 89
3.1.2 ALIMENTS ET NUTRIMENTS A ACTIVITE BIOLOGIQUE ET SOMMEIL 91
3.1.3 ETUDE DES PROPRIETES HYPNOGENIQUES DU LAIT 92
3.1.4 LES PROTEINES DU LAIT, SOURCES POTENTIELLES DE MODULATEURS DE SOMMEIL 93
3.2 LE PRODUIT DE L’HYDROLYSE TRYPSIQUE DE LA CASEINE αS1 BOVINE, A ACTIVITE
ANXIOLYTIQUE: UN FACTEUR ALIMENTAIRE SUSCEPTIBLE D’INFLUENCER LA REGULATION
DU SOMMEIL 95
3.2.1 UN HYDROLYSAT TRYPSIQUE DE LA CASEINE αS1 BOVINE, LE LACTIUM, PRESENTE UNE
ACTIVITE ANXIOLYTIQUE ORIGINALE 95
3.2.2 LE LACTIUM: UN POTENTIEL MODULATEUR DE LA REGULATION DU SOMMEIL PAR VOIE
ALIMENTAIRE 97
143.2.3 LES ETUDES REALISEES 98
3.2.3.1 Caractérisation de l’influence de l’ingestion du lactium sur le sommeil 98
3.2.3.1.1 La construction du modèle expérimental 99
3.2.3.1.2 Les hypothèses en jeu 100
3.2.3.2 Etude des voies d’action du lactium 100
3.3 PREMIERE PHASE DE TRAVAIL: ETUDE DE L’EFFET D’UNE SUPPLEMENTATION AU
LACTIUM SUR LE SOMMEIL D’ANIMAUX EN CONDITIONS NORMALES OU STRESSES. EFFET
DIRECT OU EFFET INDIRECT LIE A SON EFFET ANXIOLYTIQUE ? 101
3.3.1 RESUME DE L’ETUDE 101
3.3.1.1 Description du modèle expérimental 101
3.3.1.2 Existence d’un effet de la supplémentation au lactium sur le sommeil 102
3.3.1.3 L’effet sommeil du lactium chez les animaux en situation de stress est il bien lié
à son effet anxiolytique ? 103
3.3.2 CONCLUSIONS SUR LA NATURE DE L’EFFET DU LACTIUM SUR LE SOMMEIL 105
3.3.2.1 Pas d’effet sédatif ou hypnotique lié à l’ingestion du lactium dans notre modèle 105
3.3.2.2 Effet protecteur de l’ingestion du lactium sur les pertes de sommeil induites par le stress 105
3.3.2.3 Des limites et des zones d’ombre pour expliquer les mécanismes par lesquels le lactium agit sur le sommeil 106
3.3.2.3.1 Lien entre effet sommeil et effet anxiolytique: des questions restent en suspens 106
3.3.2.3.2 Mode d’action du lactium: la grande inconnue 107
3.4 DEUXIEME PHASE DE TRAVAIL: ETUDE COMPLEMENTAIRE SUR LES MECANISMES
D’ACTION DU LACTIUM. IMPLICATION DU NERF VAGUE DANS L’EFFET ANXIOLYTIQUE ET
PROTECTEUR DU SOMMEIL ? 109
3.4.1 INTRODUCTION 109
3.4.2 PRINCIPE 109
3.4.3 DEROULEMENT DE L’ETUDE 110
3.4.3.1 Animaux 110
3.4.3.2 Traitement à la capsaïcine 110
3.4.3.3 Suivi des traitements et abandon de l’étude 111
153.5 CONCLUSIONS ET PERSPECTIVES 112
ARTICLE 2: NUTRACEUTICAL PROTEINS AND PEPTIDES IN HEALTH AND DISEASE, SECTION
IV: BODY’S NERVOUS SYSTEM, CHAPTER 17: OPIOID PEPTIDES 114
ARTICLE 3: A TRYPTIC HYDROLYSATE FROM BOVINE MILK ΑLPHAS1-CASEIN IMPROVES
SLEEP IN RATS SUBJECTED TO CHRONIC MILD STRESS 125
CONCLUSION GENERALE 134
CONTEXTUALISATION DES RESULTATS: LES APPORTS DE NOS TRAVAUX A LA RECHERCHE
SUR LES TROUBLES DU SOMMEIL 135
LES ALIMENTS FONCTIONNELS ET LES NUTRACEUTIQUES: NECESSITE D’UN ENCADREMENT
SCIENTIFIQUE ET POLITIQUE 138
LOGIQUE COMMERCIALE ET NUTRITION-SANTE 138
DES EFFETS PERVERS PARFOIS PLUS TANGIBLES QUE LES EFFETS REELS - 139
UN CADRE LEGAL EN CONSTRUCTION 140
REFERENCES BIBLIOGRAPHIQUES 142
ANNEXES 157
ANNEXE 1: COMPOSITION ET VALEUR ENERGETIQUE DES REGIMES ALIMENTAIRES 158
ANNEXE 2: METHODE D’ETUDE DU SOMMEIL PAR ANALYSE DE L’EEG 159
ANNEXE 3: EVALUATION DE L’OXYDATION DES SUBSTRATS PAR LA METHODE DE LA
CALORIMETRIE INDIRECTE 161
ANNEXE 4: INFORMATIONS COMPLEMENTAIRES SUR LE LACTIUM 163
ANNEXE 5: DISPOSITIF D’ETUDE COMPORTEMENTALE DU STRESS, LE TEST D’OPENFIELD 172
ANNEXE 6: PROCEDURE CHIRURGICALE DE CATHETERISATION DE LA VEINE CAVE VIA LA
VEINE JUGULAIRE 173
ANNEXE 7: LISTE DES ABREVIATIONS 175

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