Les rythmes lents du sommeil NREM : caractérisation, régulation spatio-temporelle et stimulations auditives : Étude transversale du sommeil chez l’homme et la souris

Slow rhythms of NREM sleep : characterisation, regulation and auditory stimulations

• Auteur / Autrice : Karim El Kanbi
• Direction : Thierry Gallopin, Karim Benchenane
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Neurosciences
• Date : Soutenance le 11/12/2019
• Etablissement(s) : Sorbonne université
• Ecole(s) doctorale(s) : École doctorale Cerveau, cognition, comportement (Paris)
• Partenaire(s) de recherche : Laboratoire : Laboratoire Plasticité du cerveau (Paris ; 2014-....)
• Jury : Président / Présidente : Nathalie Leresche
• Jury : Examinateurs / Examinatrices : Alain Destexhe, Pierre-Hervé Luppi
• Jury : Rapporteurs / Rapporteuses : Hélène Bastuji, Antoine Adamantidis

Mots clés

Mots clés contrôlés

Cortex cérébral

Cerveau -- Stimulation

Homéostasie

Sommeil -- Physiologie

Mots clés libres

Sommeil

Oscillations cérébrales

Rythmes lents

Stimulation auditives

Homéostasie

Cortex

Sleep

Slow rythms

Homeostasis

Résumé

Le sommeil est un état essentiel chez les animaux qui est caractérisé par l'immobilité, ses oscillations cérébrales et sa régulation homéostatique. Les rythmes lents de la phase de sommeil NREM constituent un marqueur fort de cette homéostasie et de la pression de sommeil. Plusieurs termes et plusieurs méthodes sont utilisés pour définir et détecter ces rythmes lents, néanmoins ils sont tous censés être associés à l'occurrence d'un état DOWN des neurones corticaux. Les différentes méthodes de détection sont évaluées et comparées dans un premier temps. Les stimuli auditifs, en excitant les neurones corticaux, sont capables d’induire ou de détruire des rythmes lents : au moyen d'une interface cerveau machine chez la souris, le processus de stimulation est analysé dans un second temps pour en comprendre les mécanismes et les effets. Ensuite, une nouvelle approche est proposée pour mieux comprendre le lien entre les régulations spatiales et temporelles des rythmes lents : l'homéostasie des phénomènes tels que les ondes lentes ou les ondes deltas pourraient s'expliquer par leurs évolutions spatiales. Enfin, une dernière partie s'intéresse à l'évolution de la dynamique des rythmes lents avec l'âge chez l'humain. Grâce à une base de données de centaines d'utilisateurs d'un bandeau de sommeil connecté, l'analyse des données électrophysiologiques permet de voir un déclin de plusieurs indicateurs liés au sommeil NREM avec l'âge. Cette thèse apporte donc de nouveaux éléments de compréhension des rythmes lents et de leur régulation chez le rongeur et chez l'humain.

Sleep is an essential state in animals that is characterized by immobility, brain oscillations and homeostatic regulation. The slow rhythms of the NREM sleep phase are a strong marker of this homeostasis and sleep pressure. Several terms and methods are used to define and detect these slow rhythms, however, they are all supposed to be associated with the occurrence of a DOWN state of cortical neurons. The different detection methods are first evaluated and compared. Auditory stimuli, by exciting cortical neurons, are able to induce or destroy slow rhythms: by means of a brain-machine interface in mice, the stimulation process is then analysed to understand its mechanisms and effects. Then, a new approach is proposed to better understand the link between the spatial and temporal regulations of slow rhythms: the observed homeostasis of phenomena such as slow waves or delta waves could be explained by their spatial evolution. A final part focuses on the evolution of the dynamics of slow rhythms with ageing in humans. Using a database of hundreds of EEG device users, the analysis of large-scale electrophysiological sleep data shows a decline in several NREM sleep indicators with age. This thesis therefore provides new insights into the understanding of slow rhythms and their regulation in rodents and humans.