Le rêve exploré par les neurosciences

Par Myriam Kerkhofs

Pour citer cet article :

Kerkhofs Myriam, « Le rêve sous l’œil des neurosciences. », Cahiers de psychologie clinique 1/2014 (n° 42) , p. 61-69

Il y a 60 ans, grâce aux enregistrements électroencéphalographiques et électrooculographiques un nouvel état de sommeil était découvert. Cette phase de sommeil avait la particularité d’être associée fréquemment à un rappel de rêve. C’est ainsi que le rêve entra dans le champ des neurosciences. Rêves en sommeil paradoxal seulement ? Non, il est actuellement admis que le rêve puisse avoir lieu tout au long de la nuit en sommeil lent et en sommeil paradoxal. L’imagerie cérébrale a certes ouvert de nouvelles pistes, toutefois le rêve est loin d’avoir livré tous ses secrets.

Le sommeil REM ou sommeil paradoxal, une ouverture sur le monde du rêve

En 1953 Eugène Aserinsky et Nathaniel Kleitman découvrent le sommeil « REM » (Rapid Eye Movement », un sommeil très différent des autres phases de sommeil identifiées à cette époque. Ce stade de sommeil se caractérise par, une activité électroencéphalographique rapide proche de l’éveil et par des bouffées de mouvements oculaires rapides. Par la suite, l’association de ce stade de sommeil au souvenir de rêve fut établie à la suite d’une série d’expériences au cours desquelles les chercheurs réveillaient les sujets durant ces périodes de sommeil. En effet, 80 % des personnes qui étaient réveillées durant le sommeil REM se souvenaient de leurs rêves. Par contre, très peu de rappels de rêves étaient observés en sommeil nonREM. Grâce à ces découvertes, le rêve faisait son entrée dans le domaine des neurosciences. Quelques années plus tard, Michel Jouvet observa que les marqueurs d’une activation du système nerveux central (électroencéphalogramme désynchronisé, mouvements oculaires rapides, activité onirique) contrastaient avec une atonie des muscles posturaux, comme si le corps avait trouvé un moyen de ne pas vivre les rêves. Ce paradoxe, activation du système nerveux central et atonie des muscles posturaux donna l’appellation française de « sommeil paradoxal ». Michel Jouvet identifia les structures du tronc cérébral responsables de l’atonie des muscles posturaux et ensuite développa un modèle de chat qui présente du sommeil paradoxal sans atonie, après lésion de certains noyaux du locus caeruleus. Il observe alors des comportements complexes chez ces animaux endormis : ces comportements ressemblaient à des rêves vécus et étaient très semblables aux comportements de l’animal éveillé. En effet, les chats déambulent, font leur toilette, attaquent des souris fictives tout à fait comme lorsqu’ils étaient éveillés alors qu’ils étaient toujours en sommeil paradoxal. Suite à ces travaux rêves et sommeil paradoxal ont été amalgamés tant par les scientifiques que par le grand public. Le terme sommeil paradoxal fut très souvent utilisé à la place du rêve et vice versa. On a ainsi écrit que les poules rêvaient, les chiens aussi alors qu’on parlait de leur sommeil paradoxal.

Le rêve est-il cantonné au sommeil paradoxal ?

Dans les années 60, les recherches de David Foulkes ont démontré que l’on pouvait obtenir un rappel de rêves à partir de n’importe quel stade de sommeil et à tout moment de la nuit. C’est en modifiant légèrement la question posée aux sujets lors des réveils en cours de nuit que Foulkes a mis en évidence cette découverte. En effet, au lieu de demander aux sujets s’ils rêvaient, il leur demanda s’ils avaient pensé à quelque chose avant qu’on les réveille. Il obtint alors un nombre important de réponses positives (70 %) après un réveil en sommeil non paradoxal. Très critiquées au départ, ces observations furent confirmées par d’autres chercheurs. Il devint donc évident qu’une activité mentale pouvait exister au cours du sommeil en dehors du sommeil paradoxal. Dans un premier temps ces résultats suggérèrent que les récits obtenus ne seraient qu’un souvenir mémorisé durant la phase de sommeil paradoxal précédente. Toutefois, des récits de rêves ont aussi été obtenus durant le premier cycle de sommeil lent, donc avant le premier épisode de sommeil paradoxal. Par ailleurs, lorsque l’on supprime totalement le sommeil paradoxal grâce à un antidépresseur inhibant cette phase de sommeil, un rappel de rêve est obtenu dans 80 % des réveils.

L’activité mentale est-elle semblable en sommeil non paradoxal et en sommeil paradoxal ? Les récits obtenus après réveils en sommeil paradoxal diffèrent de ceux obtenus après réveil en sommeil non paradoxal. Après réveil du sommeil non paradoxal, les récits sont courts, vagues, fragmentés alors qu’après un réveil en sommeil paradoxal les récits sont plus longs, élaborés, émotionnels et correspondent plus à l’image que l’on se fait du rêve. En effet, on a tendance à appeler rêve une histoire riche, visuelle, émotionnelle, fantasque. Par ailleurs, il semblerait que les rappels de rêves en sommeil paradoxal contiendraient plus d’éléments violents que ceux en sommeil non paradoxal. Les récits de rêves sont en général courts et si nous sommes susceptibles de rêver durant toutes les phases de sommeil, c’est-à-dire au cours de toute la nuit, ce n’est pas le cas. Les rêves sont-ils oubliés ? Rêvons-nous par de courtes périodes ? Quand précisément construisons-nous ces histoires incroyables ? Il n’existe actuellement aucun indice neurophysiologique fiable qui permette d’indiquer le moment exact où le rêve débute et s’achève. Selon une autre hypothèse, il se pourrait que les rêves soient crées au moment des microréveils qui ponctuent une nuit de sommeil. Ces éveils extrêmement brefs de quelques secondes ne sont pas perçus comme tels mais ponctuent le sommeil lent et le sommeil paradoxal. Le célèbre rêve de la guillotine d’Alfred Maury est un exemple tout à fait remarquable de rêve incluant des éléments du réveil. Professeur au Collège de France, médecin et historien français du XIX^e siècle Alfred Maury a publié en 1861 un livre intitulé Le Sommeil et Les Rêves. Il y raconte un rêve qui se déroule durant de la Révolution française et au cours duquel il est condamné à mort et se voit monter sur l’échafaud. Il écrit « Le couperet tombe, je sens ma tête se séparer de mon tronc ». Il se réveille et constate que le montant de son lit à baldaquin vient de se détacher et tomber sur lui, comme le couperet. Il aurait donc élaboré son rêve en quelques secondes lorsque le montant de son lit le percutait : l’impression de durée du rêve serait en quelque sorte erronée. Les récits de rêves incorporant des éléments environnementaux sont assez fréquents et connus depuis les premières expériences de William Dement : en effet un jet d’eau froide sur la tête des dormeurs était associé à un rappel de rêve incorporant l’eau. Ce qui tendrait à prouver que nous restons connectés au monde extérieur durant nos rêves. Il se pourrait donc soit que le cerveau mette en place des stratégies pour poursuivre le sommeil malgré le stimulus extérieur soit que ces stimuli entraîneraient des micro réveils à l’origine de la création et de la mémorisation du rêve.

Isomorphisme entre mouvements oculaires rapides et imagerie onirique

Depuis la découverte du sommeil paradoxal et des mouvements oculaires rapides, les chercheurs ont été passionnés par la relation mouvements oculaires rapides et imagerie du rêve. Ces mouvements oculaires rapides sont-ils associés à l’imagerie onirique (hypothèse du balayage) ? En effet ces mouvements balaieraient les images visuelles des rêves comme les mouvements oculaires de la veille balayent l’environnement, ou surviendraient-ils de manière aléatoire comme marqueurs de l’activation du cerveau ? Pour certains, les mouvements oculaires rapides auraient pour fonction de lubrifier la surface oculaire, ou de réchauffer le cerveau, ou encore de stimuler ou stabiliser des circuits neuronaux insuffisamment stimulés durant l’éveil, offrant une stimulation endogène pour accroître le développement du système nerveux central. Comme arguments contre l’hypothèse du balayage nous avons la présence de mouvements oculaires rapides chez les aveugles de naissance qui n’ont toutefois pas d’expérience visuelle durant leurs rêves. Le fœtus et les nourrissons ont de très nombreux mouvements oculaires durant les phases de sommeil agité (précurseur du sommeil paradoxal) alors qu’ils ne voient pas. Très récemment Isabelle Arnulf a utilisé le modèle du trouble du comportement en sommeil paradoxal pour tester cette hypothèse. Ce trouble a été identifié en 1986 par Carlos Schenck et Mark Mahowald. Il se caractérise par la perte de l’atonie musculaire en sommeil paradoxal et la survenue de comportements violents durant cette phase de sommeil. Les patients se comportent donc un peu comme les chats de Michel Jouvet dont le locus caeruleus alpha avait été détruit. On observe donc chez ces patients une activité motrice très importante durant le sommeil paradoxal. Cette activité est souvent violente et reproduit très précisément des gestes de défense ou d’attaque de la vie quotidienne. De plus les récits de rêves obtenus chez ces patients sont congruents avec les comportements observés par vidéo durant les périodes de sommeil paradoxal. En analysant la direction des mouvements oculaires et les gestes accomplis, Isabelle Arnulf a mis en évidence une cohérence entre les mouvements et la direction des mouvements oculaires, ce qui suggère que lorsque les mouvements oculaires sont présents ils imitent le balayage de la scène de rêve. Ces résultats refléteraient la présence d’un générateur déclenchant simultanément les images, les mouvements et les mouvements oculaires rapides, en quelque sorte comme dans une réalité virtuelle.

Modèles neurobiologiques de la production du rêve

De multiples hypothèses ont été émises pour rendre compte des particularités de l’expérience onirique. Parmi celles-ci retenons d’abord le modèle développé par Allan Hobson et ses collaborateurs. Ce modèle intitulé « l’Hypothèse d’Activation-Synthèse » était centré uniquement sur le sommeil paradoxal. Selon cette hypothèse les rêves seraient issus d’une activation aléatoire du cortex cérébral. Le cerveau ferait ce qu’il peut pour attribuer un sens à ces signaux. Ce modèle partait du postulat selon lequel il y aurait une identité de forme entre les événements psychologiques et physiologiques, les aspects formels du rêve sont modelés par les caractéristiques chimiques et électriques du sommeil paradoxal. Ensuite la construction du rêve se ferait par deux processus : l’activation et la synthèse. Le rêve serait généré par l’activité des neurones cholinergiques du tronc cérébral qui contrôlent le sommeil paradoxal. Ces neurones envoient des décharges aléatoires vers le cortex et provoquent des hallucinations visuelles et motrices qui suscitent des réactions émotionnelles diverses. Se basant sur les informations et expériences antérieures, le cortex tente de synthétiser ces stimuli hétéroclites. Ce modèle a été revu et corrigé par la suite afin d’intégrer la notion de rêve survenant en dehors du sommeil paradoxal.

Les données de l’imagerie cérébrale fonctionnelle ont permis d’affiner l’aspect « synthèse » du modèle. Ces données indiquent qu’à côté des diverses régions sous-corticales (tronc cérébral, thalamus, ganglions de la base,…), les structures limbiques (amygdale, hippocampe,…) sont particulièrement activées durant le sommeil paradoxal. Par contre, les cortex préfrontaux et pariétaux sont désactivés et les cortex postérieurs temporaux et occipitaux sont activés. Hobson propose dès lors que les aspects sensoriels des rêves seraient liés à l’activation thalamique, l’imagerie visuelle à l’activation des cortex associatifs et la motricité fictive à l’activation des ganglions de la base et du cervelet. Le caractère émotionnel des rêves serait associé à l’activation des structures limbiques. La désactivation du cortex préfrontal interviendrait dans la perte de sens logique, de pensée cohérente. Les bizarreries du rêve seraient donc à attribuer aux influx activateurs totalement désorganisés originaires du tronc cérébral et l’absence de contrôle cortical frontal.

Ce modèle ne fait pas l’unanimité, particulièrement pour Mark Solms pour qui le rêve n’est pas un phénomène lié au sommeil paradoxal. En effet, pour ce chercheur, rêve et sommeil paradoxal sont deux phénomènes différents et leurs mécanismes sont distincts. Ces constatations se basent sur l’absence de rappel de rêves chez des patients cérébro-lésés alors que leur sommeil paradoxal était bien conservé. Pour ce chercheur, le rêve ne disparaît pas suite à des lésions du tronc mais bien suite à des lésions de la jonction pariéto-temporo-occipitale et du cortex ventromédian, toutes deux activées par un circuit dopaminergique. Cette théorie novatrice reste spéculative et demande à être étayée.

Fonctions du sommeil paradoxal et du rêve

Le rêve est entré dans le domaine de la neurophysiologie avec la découverte du sommeil paradoxal qui ouvrait une nouvelle voie dans l’étude de ce phénomène fascinant, fugace et insaisissable. Il était donc aisé d’assimiler le rêve au sommeil paradoxal pour en connaître l’essence et la fonction. En 1966 Howard Roffwarg proposait que le sommeil paradoxal permettrait la maturation cérébrale au cours des premiers mois de la vie : en effet chez le nouveau-né le sommeil agité, précurseur du sommeil paradoxal représente plus de 50 % du sommeil, alors que la proportion de sommeil paradoxal est de 20-25 % chez l’adulte. Pourquoi alors continuer à rêver à l’âge adulte ? Selon Ralph Berger nos rêves se chargeraient de la « maintenance de notre cerveau » en le stimulant régulièrement au cours du sommeil. Plus tard, Francis Crick émet l’hypothèse que le sommeil paradoxal aurait pour fonction de purger notre cerveau des informations non indispensables. Pour Michel Jouvet le sommeil paradoxal et le rêve auraient pour fonction de reprogrammer nos comportements, qui selon lui sont génétiquement programmés dès la naissance. Le sommeil paradoxal effacerait donc l’influence des émotions et agirait comme un substitut de la neurogénèse. C’est ici que la neuro-imagerie va permettre d’avancer. En effet, grâce à cette technique on a pu identifier les niveaux d’activité de diverses régions du cerveau durant le sommeil paradoxal notamment. Tout d’abord, l’hippocampe dont le rôle primordial dans la mémoire et l’apprentissage est démontré. Le sommeil paradoxal interviendrait donc plutôt dans la consolidation des apprentissages et la mémorisation.

Autre structure particulièrement active durant le sommeil paradoxal, l’amygdale, ce qui confirmerait le rôle depuis longtemps attribué au rêve à savoir participer à la régulation des émotions. Le fait de rêver à répétition d’une situation vécue difficile aiderait à la surmonter. Toutefois, comment expliquer l’enfer nocturne vécu par les patients souffrant de troubles post traumatiques dont les nuits sont envahies de cauchemars souvent stéréotypés en relation directe avec le traumatisme vécu.

Conclusion

Les neurosciences ont un regard particulier sur le rêve qui a permis une meilleure compréhension des mécanismes neurobiologiques à la base de la production du sommeil paradoxal et du rêve. Grâce à l’imagerie cérébrale pourra-t-on un jour mettre en relation le contenu d’un rêve et l’activation cérébrale concomitante ? Et plus encore accéder en temps réel au contenu du rêve sachant que celui-ci est unique et propre à chacun ?

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Références

Arnulf I (2011) The “scanning hypothesis” of rapid eye movements during sleep: a review of the evidence. Arch It Biologie, 149: 367-382.

Aserinsky E, Kleitman N (1953) Regurlarly occuring periods of eye motility and concomitant phenomena during sleep. Science 118, 273-274.

Dang Vu TT, Schabus M, Desseilles M, Sterpenich V, Bonjean M, Maquet P (2010) Functional neuroimaging insight into the physiology of human sleep. Sleep 33: 1589-1603.

Hobson JA, McCarley RW (1977) The brain as a dream state generator: an activation synthesis hypothesis of the dream process. Am J Psychiatry 134:1335-1348.

Jouvet M, Michel F (1962) Corrélations électromyographiques du sommeil chez le chat. CR Soc Biol (Paris), 153 : 422-425.

Roffwarg HP, Muzio JN, Dement WC (1966) Ontogenic development of the human sleep-dream cycle. Science 152, 604-619.

Schenck CH, Bundlie SR, Ettinger MG, Mahowald MW (1986) Chronic behavioral disorders of human REM sleep: a new category of parasomnia. Sleep 9: 293-308.

Solms M (2000) Dreaming and REM sleep are controlled by different brain mechanisms. Behav and Brain Sc 23, 843-850.