Pour appréhender les mécanismes du sommeil paradoxal, il est nécessaire de les replacer dans l'ensemble de la régulation du cycle veille-sommeil. Pour des raisons de sécurité, le sommeil paradoxal de l'adulte, avec sa paralysie musculaire, survient toujours après une période de sommeil. On peut résumer la régulation du cycle veille-sommeil-rêve par un modèle très simplifié comprenant cinq éléments: les deux pacemakers du sommeil, le système d'éveil inhibiteur du sommeil avec son frein pour l'endormissement et l'horloge biologique pour le rythme circadien. Le sommeil paradoxal fonctionne, quant à lui, comme un pacemaker. Il en est de même pour le sommeil calme à ondes lentes. L'alternance sommeil lent/sommeil paradoxal (rythme ultradien, moins de 24 heures) semble avoir un support métabolique. Au cours du sommeil paradoxal, le cerveau consomme autant de glucose et d'oxygène que pendant l'éveil. La durée du rêve est ainsi dépendante des réserves énergétiques disponibles. On sait que l'hypoxie de haute altitude réduit le temps de sommeil paradoxal. A l'opposé, pendant le sommeil lent, se produit une économie d'énergie (diminution du métabolisme général et de la température corporelle) associée à la reconstitution des réserves énergétiques grâce à la synthèse cérébrale de glycogène et de protéines sous l'influence de l'hormone de croissance. Pour être éveillé, deux mécanismes complémentaires sont mis enjeu. L'un exerce une inhibition sur les deux réseaux du sommeil lent et paradoxal, l'autre stimule l'ensemble du cerveau. La régulation de l'éveil est un phénomène complexe mettant enjeu des structures multiples et redondantes. L'éveil est entretenu par les stimulations externes (environnement) et internes. Pour s'endormir, la réduction des stimulations éveillantes est nécessaire mais non suffisante. Pour libérer les pacemakers du sommeil et du rêve, le blocage de l'éveil est effectué par un système anti-éveil ou de l'endormissement. Situé à un carrefour stratégique (hypothalamus antérieur) qui participe à de nombreuses fonctions vitales (température, reproduction, faim, soif), ce système intégrerait l'état fonctionnel de l'organisme et déclencherait le sommeil avant son épuisement à un moment précis du nycthémère sous l'influence de l'horloge biologique. En réponse à des situations particulières, il serait responsable des augmentations des durées de sommeil lent (fatigue musculaire) ou de rêve (situations nouvelles) en bloquant l'éveil plus longtemps. Les différentes substances dites hypnogènes ou somnifères naturels synthétisés par le cerveau seraient des inhibiteurs de l'éveil.

J.-L.V.