Obligation de déclaration des liens d’intérêts prévu à l’article L4113-13 du Code de la San...
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Obligation de déclaration des liens d’intérêts prévu à l’article L4113-13 du Code de la Santé Publique Dr Karine SPIEGEL. Sommeil, rythmes endocriniens et m étabolisme Karine Spiegel, PhD Centre de Recherche en Neurosciences de Lyon INSERM U1028 - UMR 5292

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Sommeil, rythmes endocriniens et m étabolisme Karine Spiegel, PhD

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- - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - E N D - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - -

Presentation Transcript


Sommeil rythmes endocriniens et m tabolisme karine spiegel phd

Obligation de déclaration des liens d’intérêts prévu à l’article L4113-13 du Code de la Santé Publique

Dr Karine SPIEGEL


Sommeil rythmes endocriniens et m tabolisme karine spiegel phd

Sommeil, rythmes endocriniens et métabolisme

Karine Spiegel, PhD

Centre de Recherche en Neurosciences de LyonINSERM U1028 - UMR 5292

Physiologie intégrée du système d'éveil


Sommeil rythmes endocriniens et m tabolisme karine spiegel phd

Objectifs

Apprendre que toutes les sécrétions hormonales sont modulés à la fois par le sommeil et par une composante circadienne.

Savoir décrire les principales caractéristiques des profils de 24h des hormones.

Comprendre les conséquences endocriniennes et métaboliques d’un comportement de restriction volontaire de sommeil.

Comprendre l’impact de la qualité du sommeil, indépendamment de sa durée, sur les sécrétions endocriniennes et sur le métabolisme glucidique.


Sommeil rythmes endocriniens et m tabolisme karine spiegel phd

SOMMEIL, RYTHMES ENDOCRINIENS ET METABOLISME

PARTIE I

Interactions sommeil et rythmicité circadienne

PARTIE II

Sommeil de durée courte

PARTIE III

Sommeil de mauvaise qualité


Sommeil rythmes endocriniens et m tabolisme karine spiegel phd

SOMMEIL, RYTHMES ENDOCRINIENS ET METABOLISME

PARTIE I

Interactions sommeil et rythmicité circadienne

PARTIE II

Sommeil de durée courte

PARTIE III

Sommeil de mauvaise qualité


Sommeil rythmes endocriniens et m tabolisme karine spiegel phd

Sleep-wake state and circadian rhythmicity on hormonal secretion

Modified from Van Cauter and Copinschi, Endocrinology, 2006


Sommeil rythmes endocriniens et m tabolisme karine spiegel phd

PROFILS NYCTHEMERAUX (24H) DES HORMONES

200

Interaction entre l’horlogecircadienne et l’homéostasie veille-sommeil

150

Cortisol

(ng/ml)

100

50

0

5

Pulse de sécrétion, rhythmicité ultradienne

4

TSH

(µU/ml)

3

2

1

Modulés par des facteurs exogènes :

- cycle lumière / obscurité

- prise alimentaire

- changements de posture

- niveaux d’activité physique

20

15

GH

(µg/L)

10

5

0

10

14

18

22

02

06

10

HEURE


Sommeil rythmes endocriniens et m tabolisme karine spiegel phd

Perfusion constante de glucose

Nuit de privation desommeil

Sommeildiurne derécupération

Sommeilnocturne

18

22

02

06

10

14

18

22

02

06

10

14

18

22

HEURES

Protocol “12-hour shift”

pour différencier les effets de la rythmicité circadienne et de l’homéostasie veille-sommeil sur les profils nycthéméraux des hormones


Sommeil rythmes endocriniens et m tabolisme karine spiegel phd

HORMONE ESSENTIELLEMENT CONTROLEE PAR LA RYTHMICITE CRCADIENNE:

CORTISOL


Sommeil rythmes endocriniens et m tabolisme karine spiegel phd

CORTISOL

20

CORTISOL

(µg/dL)

0

18

22

02

06

10

14

18

22

02

06

10

14

18

22

CLOCK TIME

NOCTURNAL

SLEEP

NOCTURNAL

SLEEP DEPRIVATION

DAYTIME

SLEEP

 Hormone primarily controlled by the circadian clock

from Van Cauter & Spiegel, in Neurobiology of sleep and circadian rhythms, 1999


Sommeil rythmes endocriniens et m tabolisme karine spiegel phd

L’ HOMEOSTASIE VEILLE-SOMMEIL MODULE LA SECRETION DE CORTISOL

100

75

Taux de cortisol plasmatique

50

(% des taux avant endormissement)

25

0

Avantendormissement

Aprèsendormissement

L’endormissement est associé à une inhibition transitoire de la sécrétion de cortisol

Caufriez et al., Am J Physiol 282 (2002)


Sommeil rythmes endocriniens et m tabolisme karine spiegel phd

HORMONES ESSENTIELLEMENT CONTROLEE PAR L’HOMEOSTASIE VEILLE-SOMMEL:

HORMONE DE CROISSANCE (GH)

PROLACTINE


Architecture du sommeil hypnogramme

ARCHITECTURE DU SOMMEIL:HYPNOGRAMME

EEG

1er cycle

2ème cycle

3ème cycle

4èmecycle

5èmecycle

Eveil

SP ou REM

NREM 1

NREM 2

NREM 3


Architecture du sommeil hypnogramme1

ARCHITECTURE DU SOMMEIL:HYPNOGRAMME

EEG

Ondes lentes delta

1er cycle

2ème cycle

3ème cycle

4èmecycle

5èmecycle

Eveil

SP ou REM

NREM 1

NREM 2

NREM 3

NREM 3 = Sommeil Lent Profond (SLP)


Sommeil rythmes endocriniens et m tabolisme karine spiegel phd

WAKE

1

2

Sleep stages

3

4

REM

600

Slow-wave

activity

(µV2)

400

200

0

23

1

3

5

7

CLOCK TIME


Sommeil rythmes endocriniens et m tabolisme karine spiegel phd

30

20

10

0

18

22

02

06

10

14

18

22

02

06

10

14

18

22

CLOCK TIME

GROWTH HORMONE

µg/L

NOCTURNAL

SLEEP

NOCTURNAL

SLEEP DEPRIVATION

DAYTIME

SLEEP

 Hormone primarily controlled by the sleep-wake homeostasis

from Van Cauter & Spiegel, in Neurobiology of sleep and circadian rhythms, 1999


Sommeil rythmes endocriniens et m tabolisme karine spiegel phd

Slow wave sleep and growth hormone

W

1

SLEEP STAGES

2

3

4

REM

600

SLOW WAVE

ACTIVITY

(µV2)

400

200

0

25

20

PLASMA

GROWTH HORMONE

(µg/L)

15

10

5

0

8

GROWTH HORMONE

SECRETORY RATE

(µg/min)

6

4

2

0

9

11

13

15

17

19

21

23

1

3

5

7

9

CLOCK TIME

Unpublished individual data


Sommeil rythmes endocriniens et m tabolisme karine spiegel phd

100

75

50

25

0

0

25

50

75

100

QUANTITATIVE CORRELATION BETWEEN THE AMOUNT OF GH SECRETED AND THE AMOUNT OF SWA

AMOUNT

OF GH

SECRETED

(%)

AMOUNT OF DELTA (%)

Data from Gronfier et al., Sleep 19 (1996)


Sommeil rythmes endocriniens et m tabolisme karine spiegel phd

Growth hormone and slow wave sleep

Low SWS

High SWS

30

SWS

(% of sleep

period)

20

10

0

400

Nocturnal

secretion

of Growth

Hormone

(µg)

300

200

100

0

n = 15

n = 15

25 ± 0.8 years

25 ± 1 years

23 ± 0.5 kg/m2

23 ± 0.5 kg/m2

Modified from Van Cauter et al., JAMA, 2000


Sommeil rythmes endocriniens et m tabolisme karine spiegel phd

EVIDENCE FOR A CIRCADIAN MODULATION OF GH SECRETION BY REPEATED INJECTIONS OF GHRH

from Jaffe et al. J. Clin. Endocrinol. Metab. 1995; 80:3321-3326


Sommeil rythmes endocriniens et m tabolisme karine spiegel phd

PROFILS NYCTHEMERAUX DE PROLACTINE

n = 10 hommes jeunes en bonne santé

Spiegel et al. Sleep 1994


Sommeil rythmes endocriniens et m tabolisme karine spiegel phd

PROFILS NYCTHEMERAUX INDIVIDUELS DES CONCENTRATIONS PLASMATIQUES ET DE LA VITESSE DE SECRETION DE PROLACTINE

plasma PRL

PRL Secretory Rates

Spiegel et al. Sleep 1994


Sommeil rythmes endocriniens et m tabolisme karine spiegel phd

PROLACTINE ET ARCHITECTURE DU SOMMEIL

plasma PRL

PRL Secretory Rates

Spiegel et al. Sleep 1994


Sommeil rythmes endocriniens et m tabolisme karine spiegel phd

PROFILS NOCTURNES DE PROLACTINE ET ACTIVITE DES ONDES DELTA

3 MEILLEURES CORRELATIONS

3 PLUS MAUVAISES CORRELATIONS

n=10

PRL Secretory Rates

Delta Wave Activity

Spiegel et al. Sleep 1995


Sommeil rythmes endocriniens et m tabolisme karine spiegel phd

HORMONE CONTROLEE PAR LA RYTHMICITE CIRCADIENNE ET L’HOMEOSTASIE VEILLE SOMMEIL :

TSH


Sommeil rythmes endocriniens et m tabolisme karine spiegel phd

TSH

4

(µU/ml)

1

18

22

02

06

10

14

18

22

02

06

10

14

18

22

CLOCK TIME

NOCTURNAL

SLEEP

NOCTURNAL

SLEEP DEPRIVATION

DAYTIME

SLEEP

 Hormone controlled by the circadian clock and sleep-wake homeostasis in a more balanced manner

from Van Cauter & Spiegel, in Neurobiology of sleep and circadian rhythms, 1999


Sommeil rythmes endocriniens et m tabolisme karine spiegel phd

TEMPORAL RELATIONSHIP BETWEEN SLEEP STAGES AND TSH LEVELS

The inhibitory influence of sleep is primarily exerted by slow wave sleep.

GoichotB. et al, J. Sleep Research


Sommeil rythmes endocriniens et m tabolisme karine spiegel phd

Sommeil et régulation du métabolisme glucidique

Chez l’homme, le sommeil est généralement consolidé en une période de 7-9h et est donc associé à un jeûne prolongé

Des mécanismes spécifiques au sommeil interviennent pour maintenir des niveaux de glucose stable


Sommeil rythmes endocriniens et m tabolisme karine spiegel phd

REGULATION DU GLUCOSE & DIABETE

• Des taux sanguins élevés de glucose sont toxiques.

• Les taux sanguins de glucose augmentent après des repas riches en glucides. Le foie est capable de produire du glucose indépendamment de la prise alimentaire.

• Pour utiliser le glucose comme carburant et donc diminuer les taux sanguins de glucose, la plupart des tissus périphériques (ex: muscle, tissu adipeux) ont besoin d’insuline.

• L’insuline est une hormone secrétée par les cellules ß du pancréas; dans le diabète de type 1, les cellules ß sont détruites; dans le diabète de type 2, les cellules ß ne sécrètent pas assez d’insuline.


Sommeil rythmes endocriniens et m tabolisme karine spiegel phd

150

GLUCOSE (mg/dl)

130

110

600

INSULINE (pmol/l)

400

200

0

21

23

1

3

5

7

9

11

13

15

17

19

21

Heures

Profilsde 24 heures de glucose et d’insuline

90


Sommeil rythmes endocriniens et m tabolisme karine spiegel phd

Continuous glucose infusion at a constant rate

NOCTURNAL

SLEEP

NOCTURNAL

SLEEP DEPRIVATION

DAYTIME

RECOVERY SLEEP

12-h shift protocol : glucose and insulin profiles

140

120

GLUCOSE

(mg/dL)

100

80

25

20

INSULIN

(µU/mL)

15

10

18

22

02

06

10

14

18

22

02

06

10

14

18

22

CLOCK TIME

from Spiegel, Leproult, & Van Cauter. In: Kushida Clete A (ed): SLEEP DEPRIVATION Volume 1. Marcel Dekker. 2005.


Sommeil rythmes endocriniens et m tabolisme karine spiegel phd

CONCLUSION

PARTIE I

Le sommeil et la rythmicité circadienne modulent les sécrétions hormonales et le métabolisme glucidique

QUESTIONS ?


Sommeil rythmes endocriniens et m tabolisme karine spiegel phd

SOMMEIL, RYTHMES ENDOCRINIENS ET METABOLISME

PARTIE I

Interactions sommeil et rythmicité circadienne

PARTIE II

Sommeil de durée courte

PARTIE III

Sommeil de mauvaise qualité


Sommeil rythmes endocriniens et m tabolisme karine spiegel phd

La restriction volontaire de sommeil est un comportement de plus en plus courant dans nos sociétés modernes


Sommeil rythmes endocriniens et m tabolisme karine spiegel phd

USA

La durée du sommeil des adultes a diminué d’envion 1h30 au cours de 40 dernières années.

9

8

7

6

5

1950

1960

1970

1980

1990

2000

2010

1 Kripke DF et al. Arch Gen Psychiatry. 1979; 36(1).

2 National Sleep Foundation. "Sleep in America" Poll. 2000, 2001 and 2002.


Sommeil rythmes endocriniens et m tabolisme karine spiegel phd

USA

Pourcentage d’adultes dormant 6h ou moins par nuit en 1985 et en 2004

SOURCES: Unpublished data, National Health Interview Survey, 2004.

MMWR, 2005, 54(37);933


Sommeil rythmes endocriniens et m tabolisme karine spiegel phd

Dorment 6 H ou moins : 33%

Dorment 7 ou 8 H : 63%

Dorment 9 H ou + : 4%

FRANCE

Durée du sommeil des 18-55 ans : 6H58 en semaine


Sommeil rythmes endocriniens et m tabolisme karine spiegel phd

USA: durée de sommeil durée de sommeil recommandée obtenue

3-11 mois 14-15 h 12.7 h

1-3 ans12-14 h 11.7 h

3-5 ans 11-13 h 10.4 h

5-11 ans 10-11 h 9.5 h

11 à 17 ans 8.5-9.25 h 50%: <8h

2004 & 2006 Sleep in America polls

LE SOMMEIL CHEZ LES ENFANTS

Sleep is the forgotten country. It plays out in the home, in the pediatrician's office, and in school. Mary A. Carskadon


Sommeil rythmes endocriniens et m tabolisme karine spiegel phd

USA

DUREE DU SOMMEIL DES ADOLESCENTS EN 2004

Recommended sleep duration


Sommeil rythmes endocriniens et m tabolisme karine spiegel phd

USA: durée de sommeil durée de sommeil recommandée obtenue

3-11 mois 14-15 h 12.7 h

1-3 ans12-14 h 11.7 h

3-5 ans 11-13 h 10.4 h

5-11 ans 10-11 h 9.5 h

11 à 17 ans 8.5-9.25 h 50%: <8h

2004 & 2006 Sleep in America polls

En France, un manque chronique de sommeil affecte

2/3 des 3-5 ans

3/4 des 5-17 ans

Mantz et al. 1991, 1995, 2000. & Patois et al. 1993

LE SOMMEIL CHEZ LES ENFANTS

Sleep is the forgotten country. It plays out in the home, in the pediatrician's office, and in school. Mary A. Carskadon


78 des adolescents ont une dette de sommeil en semaine qu ils tentent de r cup rer le we

78% des adolescents ont une dette de sommeil en semaine qu’ils tentent de récupérer le WE

DUREE DU SOMMEIL OBTENUE

VEILLE D’UN JOUR DE SEMAINE

VEILLE D’UN JOUR DE REPOS

9h10mn

7h45mn

< 8 H

17

14

< 7H

8 H

ou moins :

78%

17

8 H

26

7 H

16

9 H

38

8 H

10 H ou plus:

50 %

29

10 H

21

≥ 11 H

22

≥ 9 H

FRANCE : ADOLESCENTS (15-19 ans)

BESOIN DE SOMMEIL ESTIME : 9h02min

2004


Sommeil rythmes endocriniens et m tabolisme karine spiegel phd

PARTIE II

Sommeil de durée courte

A

Conséquences sur les hormones hypothalamo hypophysaires (Cortisol, GH, TSH)

B

Conséquences métaboliques

1. risque de diabète

2. risque d’obésité


Sommeil rythmes endocriniens et m tabolisme karine spiegel phd

20

GROWTH

HORMONE

(µg/L)

0

20

CORTISOL

(µg/dL)

0

18

22

02

06

10

14

18

22

02

06

10

14

18

22

CLOCK TIME

NOCTURNAL

SLEEP

NOCTURNAL

SLEEP DEPRIVATION

DAYTIME

SLEEP

from Van Cauter & Spiegel, in Neurobiology of sleep and circadian rhythms, 1999


Sommeil rythmes endocriniens et m tabolisme karine spiegel phd

PROTOCOLE - 6 nuits de restriction de sommeil - :

IVGTT

R

R

R

IVGTT

R

R

R

DAY

DAY

CONDITIONS

BASALES

8h au lit

B 1

R

R

R

B 2

R

R

R

B 3

R 1

R 2

RESTRICTIONDE SOMMEIL

4h au lit

R 3

R 4

R 5

R

R

R 6

E 1

E 2

E 3

EXTENSIONDE SOMMEIL

12h au lit

E 4

E 5

R

R

E 6

E 7

13

09

17

21

01

05

09

HEURES

11 hommes en bonne santé(âge : 22 ±1 ans; IMC : 23.4 ± 0.5 kg/m2)


Sommeil rythmes endocriniens et m tabolisme karine spiegel phd

SLEEP AMOUNTS

SLOW WAVE SLEEP

REM SLEEP

WAKE

200

160

120

MINUTES

80

40

0

12H NIGHT

12H NIGHT

12H NIGHT

4H NIGHT

4H NIGHT

4H NIGHT

11

13

15

11

13

15

11

13

15

1

3

1

3

1

3

5

7

9

5

7

9

5

7

9

DAY OF THE STUDY


Sommeil rythmes endocriniens et m tabolisme karine spiegel phd

Duration of the quiescent period (min)537 ± 44 634 ± 24p<0.05

16-21 cortisol levels (ng/ml)62 ± 3 47 ± 3 p<0.005

24-H CORTISOL PROFILES

AFTER 6 NIGHTS OF

4 HOURS IN BED3h49' OF SLEEP

AFTER 6 NIGHTS OF

12 HOURS IN BED 9H03' OF SLEEP

150

100

CORTISOL (ng/ml)

50

0

9

13

17

21

1

5

9

9

13

17

21

1

5

9

CLOCK TIME

CLOCK TIME

Onset of the quiescent period19:26 ± 47min 17:01 ± 43minp<0.05

Spiegel et al., Lancet, 354 (1999)


Sommeil rythmes endocriniens et m tabolisme karine spiegel phd

24-H GROWTH HORMONE SECRETORY RATE PROFILE

4 HOURS IN BED3h49' OF SLEEP

12 HOURS IN BED 9H03' OF SLEEP

4

GH SECRETORY RATE

(µg/min)

2

0

13

17

21

13

17

21

9

1

5

9

9

1

5

9

CLOCK TIME

CLOCK TIME

Amount secreted during the 24 hrs (µg) 915 ± 115 789 ± 94 p < 0.08

Duration of elevated concentrations 4h 12’ ± 25’3h 25’ ± 33’ p < 0.001

Spiegel et al., Am J Physiol Regulatory Integrative Comp Physiol, 2000


Sommeil rythmes endocriniens et m tabolisme karine spiegel phd

24-HOUR TSH PROFILE

2.1

TSH (µU/ml)

1.3

0.5

24-HOUR FREE THYROXIN INDEX PROFILE

10

FT I (µg/dl)

9

4

8

9

13

17

21

1

5

9

9

13

17

21

1

5

9

CLOCK TIME

CLOCK TIME

24-hour mean:

p level

TSH level (µU/ml)

p<0.01

0.95 ± 0.10

1.43 ± 0.18

Free Thyroxin Index (µg/dl)

p<0.01

9.1 ± 0.3

8.5 ± 0.3

Spiegel et al., Lancet, 1999


Sommeil rythmes endocriniens et m tabolisme karine spiegel phd

Alterations that are similar to those of older subjects.

24-H PROFILES OF HYPOTHALAMO-PITUITARY HORMONES AFTER ONE WEEK OF SLEEP RESTRICTION

  • Biphasic secretion of growth hormone around sleep onset;

  • Obliterated circadian rhythm of TSH + reduced 24-h TSH levels, and elevated 24-h thyroid hormone levels;

  • Failure to suppress cortisol levels at night.

These results suggest that the decrease in sleep quality and quantity during aging could be partly responsible for the age-related endocrine alterations.


Sommeil rythmes endocriniens et m tabolisme karine spiegel phd

AGING

(8-H BEDTIMES)

9

13

17

21

1

5

9

(4-H BEDTIMES)

(12-H BEDTIMES)

150

CORTISOL

(ng/ml)

0

2.1

TSH

(µU/ml)

0.5

18

GH

(µg/L)

0

9

13

17

21

1

5

9

9

13

17

21

1

5

9

CLOCK TIME

QUESTIONS ?


Sommeil rythmes endocriniens et m tabolisme karine spiegel phd

PARTIE II

Sommeil de durée courte

A

Conséquences sur les hormones hypothalamo hypophysaires (Cortisol, GH, TSH)

B

Conséquences métaboliques

1. risque de diabète

2. risque d’obésité


Sommeil rythmes endocriniens et m tabolisme karine spiegel phd

Obesité, diabète, syndrome X: une épidémie

Obésité

Diabète

Cpmportements impliqués dans ces épidémies :

Activité physique & prise alimentaire

& …… Sommeil?


Sommeil rythmes endocriniens et m tabolisme karine spiegel phd

Tolérance au Glucose

Réponse aigüe de l’insuline

t0 = injection de glucose

t19 = injection d’insuline ou de tolbutamide

TEST INTRAVEINEUX DE TOLERANCE AU GLUCOSE

250

GLUCOSE

(mmol/L)

150

50

Sensibilité à l’insuline

2000

Efficience du glucose

1000

INSULINE

(mU/L)

0

-10

10

30

50

70

90

110

130

150

170

190

210

230

minutes


Sommeil rythmes endocriniens et m tabolisme karine spiegel phd

Risque accru

de diabète

DISPOSITION INDEX (SI * AIRg):

UN MARQUEUR DU RISQUE DE DIABETE

Réponseaigüede l’insuline(AIRg)

SI= 0.4 AIRG = 2000 DI = 800

SI= 2.0 AIRG = 400 DI = 800

Sensibilité à l’insuline (SI)

Le DI reflète la capacité des cellules ß a sécréter plus d’insuline pour compenser différents degrés d’insulino-résistance


Sommeil rythmes endocriniens et m tabolisme karine spiegel phd

P≤0.003

P≤0.05

P≤0.04

P≤0.03

3

3

10

400

2

2

pM.min

%.min-1

%.min-1

10-5.min-1.pM-1

5

200

1

1

0

0

0

0

TOLERANCE

AU GLUCOSE

REPONSEAIGUE

DE L’INSULINE

EFFICIENCE

DU GLUCOSE

SENSIBILITE

A L’INSULINE

TEST INTRAVEINEUX DE TOLERANCE AU GLUCOSE

APRES 5 NUITS

DE 4H AU LIT

APRES 5 NUITS

DE 12 H AU LIT

11 hommes en bonne santé(âge : 22 ±1 ans; IMC : 23.4 ± 0.5 kg/m2)

250

GLUCOSE

(mg.dl-1)

150

50

600

INSULINE

(pM)

400

200

0

-25

0

25

50

75

100

-25

0

25

50

75

100

TEMPS (min)

TEMPS (min)

Spiegel et al., Lancet, 1999 & Morselli et al, Eur J Physiol in press


Sommeil rythmes endocriniens et m tabolisme karine spiegel phd

TOLERANCE AU GLUCOSE

Kg : pente de décroissance des taux de glucose après injection intraveineuse de glucose

SIGNIFICATIVITE CLINIQUE

Kg (% / min)

Kg (% / min)

Sujets de 18-27 ans

en dette de sommeil

1.45 ± 0.31

Sujets de 61-80 ans présentant une altération de la tolérance au glucose

(1)

1.30 - 2.10

Sujets de 18-27 ans

bien reposés

2.40 ± 0.41

Sujets de 21-30 ans

en bonne forme physique

(2)

2.20 - 2.90

(1) from Garcia et al, J Am Geriatr Soc 45: 813-7, 1997.

(2) from Prigeon et al, Metabolism 44: 1259-63, 1995.


Sommeil rythmes endocriniens et m tabolisme karine spiegel phd

DISPOSITION INDEX : UN MARQUEUR DU RISQUE DE DIABETE

Disposition Index :

Réponse aigüe de l’insuline(µU.ml-1.min)

X

Sensibilitéà l’insuline(104.min-1.(µU/ml)-1)

p<0.0006

3500

3000

2500

2000

1500

1000

500

0

APRES 5 NUITS DE4H AU LIT

APRES 5 NUITS DE12H AU LIT


Sommeil rythmes endocriniens et m tabolisme karine spiegel phd

5 nights of 4-h bedtime

Spiegel et al 1999

6 nights of 5-h bedtime

Buxton et al 2010

11 men

18-27 yo

BMI 23,8 ± 0,5 kg/m2

20 men

26,8 ± 5,2 yo

BMI 23,3 ± 3,1 kg/m2

Glucose

tolerance

(% change fromrested condition)

*

**

Acute insulin response to glucose

(% change fromrested condition)

*

*

Glucoseeffectiveness

(% change fromrested condition)

*

Insulin

Sensitivity

(% change fromrested condition)

*

**

Disposition

Index

(% change fromrested condition)

Morselli et al,

Eur J Physiol,

in press

*

**


Sommeil rythmes endocriniens et m tabolisme karine spiegel phd

AIRE SOUS LA COURBE

9772 ± 211

9205 ± 314

Glucose (mg/dL)

p<0.04

1954 ± 188

1399 ± 152

Index HOMA

p<0.03

Glucose et HOMA : réponse à des repas identiques

APRES 6 NUITSDE 4H AU LIT

APRES 6 NUITS DE 12H AU LIT

140

120

GLUCOSE

(mg/dL)

100

80

40

HOMA

(INSULINE (mU/L) *

GLUCOSE (mmol/L) / 22.5)

20

0

9

13

17

21

9

13

17

21

HEURES

HEURES

Spiegel et al, J. Clin Endocrinol. Metab., 89 (2004)


Sommeil rythmes endocriniens et m tabolisme karine spiegel phd

EXPERIMENTAL RESTRICTION OF SLEEP DURATION AND GLUCOSE REGULATION

Outcome measure

Studies with

Studies with

positive effect

no effect

reported

reported

DECREASED GLUCOSE TOLERANCE

# of studies

6

2

# of subjects

81 (74 M, 7 F)

36

Average time in bed duration (range)

5 h

7 h

(4-5.5)

(5.25-7.7 h)

Average duration of sleep restriction (range)

6 nights

1 night-8 weeks

(1-14)

INSULIN RESISTANCE

# of studies

7

3

# of subjects

93

46

(82 M, 11 F)

(16 M, 30 F)

Average time in bed duration (range)

5 h

7.5 h

(4-5.5)

(4-7.7)

Average duration of sleep restriction (range)

6 nights

1 night-8 weeks

(1-14)

BETA-CELL DYSFUNCTION

# of studies

5

1

# of subjects

66

14 F

(59 M, 7 F)

Average time in bed duration (range)

5 h

5.75 h

(4-5.5)

Average duration of sleep restriction (range)

7 nights

4 nights

(2-14)

Morselli et al, Eur J Physiol, in press


Sommeil rythmes endocriniens et m tabolisme karine spiegel phd

SOMMEIL COURT ET/OU DE MAUVAISE QUALITE ET RISQUE DE DIABETE:

META-ANALYSE

10 ETUDES EPIDEMIOLOGIQUES LONGITUDINALES

SUIVI > 3 ANS

SOMMEIL COURT (≤ 5-6 H / NUIT)

RR = 1.28 (95% CI, 1.03-1.60; p=0.024)

DIFFICULTES D’ENDORMISSEMENT

RR = 1.57 (95% CI, 1.25-1.97; p<0.0001)

DIFFICULTES A RESTER ENDORMI

RR = 1.84 (95% CI, 1.39-2.43; p<0.0001)

Cappuccio et al. Diabetes Care, 2010


Sommeil rythmes endocriniens et m tabolisme karine spiegel phd

AssociationAméricaine

De Diabète


Sommeil rythmes endocriniens et m tabolisme karine spiegel phd

Mécanismes susceptibles d’être impliqués dans les altérations du métabolisme glucidique

Elevation de la balance sympatho-vagale

Diminution de l’utilisation du glucose par le cerveau

Augmentation des taux de cortisol en soirée

Durée prolongée de concentrations élevées d’hormone de croissance


Sommeil rythmes endocriniens et m tabolisme karine spiegel phd

Tonus sympathique

Tonus vagal

Tonus vagal

Tonus sympathique

1

rRR

0.77 ± 0.02

0.66 ± 0.04

p<0.02

Cellule ß

+

-

2

4.4 ± 0.4

2.1 ± 0.2

p<0.0005

SSS

MECANISMES SUSCEPTIBLES D’ETRE IMPLIQUES DANSL’ALTERATION DE LA TOLERANCE AU GLUCOSE

BALANCE SYMPATHO-VAGALE

0.8

r R R

0.6

0.4

SCORE DE SOMNOLENCE DE STANFORD

SOMNOLENT

6

Spiegel et al., Lancet, 1999

5

4

S S S

3

2

ALERT

1

9

11

12

14

9

10

12

10

13

11

13

14

HEURES

HEURES


Sommeil rythmes endocriniens et m tabolisme karine spiegel phd

3 Taux de cortisol de 16h-21h (ng/ml) 62± 347 ± 3 p < 0.005

HORMONES CONTRE-REGULATRICES

APRES 6 NUITS DE 4H AU LIT3h49’± 5’ DE SOMMEIL

APRES 6 NUITS DE 12H AU LIT 9H03' ± 15’ DE SOMMEIL

150

100

CORTISOL

(ng/ml)

50

0

VITESSE DE SECRETION DE L’HORMONE DE CROISSANCE (µg/min)

4

2

0

13

17

21

13

17

21

9

1

5

9

9

1

5

9

HEURES

HEURES

4 Durée concentrations élevées d’hormone de croissance 4h12’ ± 25’3h25’ ± 33’ p < 0.001

Spiegel et al., Lancet, 354 (1999) & Am J Physiol, 279 (2000)


Sommeil rythmes endocriniens et m tabolisme karine spiegel phd

8 HOURS IN BED

6h52' OF SLEEP

9

13

17

21

1

5

9

CLOCK TIME

CORTISOL, HOMA AND SLEEP DURATION

4 HOURS IN BED

3h48' OF SLEEP

12 HOURS IN BED

8h52' OF SLEEP

15

CORTISOL

(µg/dL)

10

5

0

40

HOMA

(INSULIN (mU/L) *

GLUCOSE(mmol/L)

/ 22.5)

20

0

9

13

17

21

1

5

9

9

13

17

21

1

5

9

CLOCK TIME

CLOCK TIME

Dose-response relationship between sleep duration and magnitude of metabolic and endocrine alterations

Spiegel et al., J Clin Endocrinol Metab, 2004


Sommeil rythmes endocriniens et m tabolisme karine spiegel phd

PARTIE II

Sommeil de durée courte

A

Conséquences sur les hormones hypothalamo hypophysaires (Cortisol, GH, TSH)

B

Conséquences métaboliques

1. risque de diabète

2. risque d’obésité

QUESTIONS ?


Sommeil rythmes endocriniens et m tabolisme karine spiegel phd

PARTIE II

Sommeil de durée courte

A

Conséquences sur les hormones hypothalamo hypophysaires (Cortisol, GH, TSH)

B

Conséquences métaboliques

1. risque de diabète

2. risque d’obésité


Sommeil rythmes endocriniens et m tabolisme karine spiegel phd

Etudes épidémiologiques :

lien entre un sommeil court et un IMC élevé.

ENFANTS,

ADOLESCENTS

& ADULTES

ENFANTS &

ADOLESCENTS

ADULTES

# ETUDES

RAPPORTANT

CE LIEN

#

TOTAL

ETUDES

# ETUDES

RAPPORTANT

CE LIEN

#

TOTAL

ETUDES

# ETUDES

RAPPORTANT

CE LIEN

#

TOTAL

ETUDES

ETUDES

TRANSVERSALES

ETUDES

LONGITUDINALES

TOUTES LES

ETUDES

55

14

69

59

16

75

25

8

33

25

8

33

30

6

36

34

8

42

Reviews : 2008 : Patel & Hu, Obesity; Van Cauter & Knutson, Eur J Endocr.

2010 : Knutson, Best Practice & Research Clinical Endocrinology & Metabolism

Additional studies : 2008 : Berkey, Gunderson, Liu, Touchette, Hitze, Ievers-Landis, Landhuis, Patel, Van den Berg , Vgontzas, Wells.

2009 : Padez, Jiang, Ozturk, Park, Bawazeer, Bayer, Shaikh.

2010 : Anic, Danielsen, Lyytikainen, Hairston, Park, Shan, St-Onge, Theorell-Haglow, Watanabe, Watson.


Sommeil rythmes endocriniens et m tabolisme karine spiegel phd

Etudes épidémiologiques :

lien entre un sommeil court et un IMC élevé.

ENFANTS,

ADOLESCENTS

& ADULTES

ENFANTS &

ADOLESCENTS

ADULTES

# ETUDES

RAPPORTANT

CE LIEN

#

TOTAL

ETUDES

# ETUDES

RAPPORTANT

CE LIEN

#

TOTAL

ETUDES

# ETUDES

RAPPORTANT

CE LIEN

#

TOTAL

ETUDES

ETUDES

TRANSVERSALES

ETUDES

LONGITUDINALES

TOUTES LES

ETUDES

55

14

69

59

16

75

25

8

33

25

8

33

30

6

36

34

8

42

Reviews : 2008 : Patel & Hu, Obesity; Van Cauter & Knutson, Eur J Endocr.

2010 : Knutson, Best Practice & Research Clinical Endocrinology & Metabolism

Additional studies : 2008 : Berkey, Gunderson, Liu, Touchette, Hitze, Ievers-Landis, Landhuis, Patel, Van den Berg , Vgontzas, Wells.

2009 : Padez, Jiang, Ozturk, Park, Bawazeer, Bayer, Shaikh.

2010 : Anic, Danielsen, Lyytikainen, Hairston, Park, Shan, St-Onge, Theorell-Haglow, Watanabe, Watson.


Sommeil rythmes endocriniens et m tabolisme karine spiegel phd

Quelle est l’importance de la durée du sommeil sur le risque d’obésité en comparaison avec d’autres facteurs de risque reconnus?


Facteurs de risque de surpoids ob sit quebec family study

Facteurs de risque de surpoids/obésité:“ Quebec Family Study “

Les gens dormant peu (<6h vs ≥7h) ont près de 4 fois plus de chance de présenter une obésité

Logistic regression analysis adjusted for age, sex, and socioeconomic status.

n = 537 adultes de 18 à 64 ans

Chaput et al. Obesity (2009)


Sommeil rythmes endocriniens et m tabolisme karine spiegel phd

Facteurs de risque de surpoids / obésité chez l’enfant

Les enfants dormant peu (8-10h vs ≥ 12h) ont 3.45 plus de chance de présenter une obésité

N = 422 enfants de 5 à 10 ans

Chaput et al. Int J Obes (2006)


Sommeil rythmes endocriniens et m tabolisme karine spiegel phd

Adults:

OR (95% CI) = 1.55 (1.43-1.68)Cappuccio et al., Sleep 2008

Children:

OR (95% CI) = 1.89 (1.46-2.43)Cappuccio et al., Sleep 2008

sleep duration cutoff: 10h

Sleep duration cutoff age group (yrs)

11h < 5

10h 5 to 10

9h ≥ 10

Results from Meta-Analysis :

Association Between Short Sleep Duration and Obesity

OR (95% CI) = 1.58 (1.26-1.98) Chen et al., Obesity 2008


Sommeil rythmes endocriniens et m tabolisme karine spiegel phd

Association durée de sommeil courte & IMC élevé :

Une Meta-Analyse chez l’adulte (20-102 ans)

durée de sommeil

limite (long vs court) : 5h

Cappuccio et al., Sleep 2008


Sommeil rythmes endocriniens et m tabolisme karine spiegel phd

0-20 ans

Limite (long vs court)

durée de sommeil : 10h

Cappuccio et al., Sleep 2008

Association durée de sommeil courte & IMC élevé :

Résultats de Meta-Analyses chez l’enfant

0-18 ans

Limite (long vs court)

de durée de sommeilâge

(heures) (ans)

11 < 5

10 5 to 10

9 ≥ 10

Chen et al., Obesity 2008


Sommeil rythmes endocriniens et m tabolisme karine spiegel phd

Short Sleep Duration and Obesity in Children:

Gender differences

Chen et al., Obesity 2008


Sommeil rythmes endocriniens et m tabolisme karine spiegel phd

Short Sleep Duration and Obesity in Children :

Trend for a dose-response relationship

For each hour increase in sleep, the risk of overweight / obesity was reduced by 9%

Chen et al., Obesity 2008


Sommeil rythmes endocriniens et m tabolisme karine spiegel phd

Leptine

Ghréline

-

Appétit

+

Appétit

Impact de la durée du sommeil sur la régulation neuroendocrinienne de l’appétit ?

Nous avons mesuré 2 hormones clefs impliquées dans la régulation de l’appétit lors de 2 études conduites chez des hommes jeunes en bonne santé, tout en contrôlant l’activité physique et l’apport calorique.


Sommeil rythmes endocriniens et m tabolisme karine spiegel phd

24-H LEPTIN PROFILES

meal

meal

meal

AFTER 6 DAYS OF

5.5

12-H BEDTIMES

(9H03' OF SLEEP)

LEPTIN

(ng/ml)

3.5

AFTER 6 DAYS OF

4-H BEDTIMES

(3h49' OF SLEEP)

1.5

9

13

17

21

1

5

9

CLOCK TIME

p level% change

24-h leptin levels (ng/ml)4.5 ± 0.8 3.6 ± 0.6p=0.003- 19 %

Amplitude (ng/ml)1.5 ± 0.3 1.1 ± 0.2p=0.007- 28 %

Spiegel et al, J. Clin Endocrinol. Metab., 89 (2004)


Sommeil rythmes endocriniens et m tabolisme karine spiegel phd

  • SIGNIFICATIVITE CLINIQUE?

  • La diminution des concentrations de leptine en restriction de sommeil est similaire à celle observée après une restriction calorique de ± 900 Kcal par jour pendant 3 jours1.

  • 1. Chin-Chance C. et al. J. Clin. Endocrinol. Metab. 85: 2685-2691,2000.

  • Un manque de sommeil semble altérer la capacité de la leptine à informer correctement le cerveau sur la balance energétique.


Sommeil rythmes endocriniens et m tabolisme karine spiegel phd

8H AU LIT

6h52' DE SOMMEIL

HEURES

9

13

17

21

1

5

9

PROFILS DE 24H DE LEPTINE

4H AU LIT

3h48' DE SOMMEIL

12H AU LIT

8h52' DE SOMMEIL

LEPTINE (ng/ml)

5.5

3.5

1.5

9

13

17

21

1

5

9

9

13

17

21

1

5

9

HEURES

HEURES

Moyenne des 24h(ng/ml)3.3 ± 0.64.1 ± 1.1 4.3 ± 0.9p<0.06

Acrophase du rythme (ng/ml) 3.8 ± 0.84.4 ± 1.2 5.5 ± 1.2p<0.01

Amplitude du rythme (ng/ml)1.0 ± 0.21.2 ± 0.3 1.4 ± 0.3p<0.02

Relation dose dépendante entre la durée du sommeil et les caractéristiques du profil nycthéméral de leptine

Spiegel et al, J. Clin Endocrinol. Metab., 89 (2004)


Sommeil rythmes endocriniens et m tabolisme karine spiegel phd

dîner

dîner

22

06

14

22

06

14

22

HEURES

10h

10h

JOUR 1

JOUR 2

4h

4h

5g/kg/24h

Perfusion de glucose

q20'

Prélèvements sanguins

Questionnaires de faim et d’appétit

q60'

PROTOCOLE: 2 NUITS DE RESTRICTION DE SOMMEIL

12 hommes en bonne santéAge : 22 ± 2 ans

IMC : 23.6 ± 2.0 kg/m2

Spiegel et al, Ann Int Med, 2004


Sommeil rythmes endocriniens et m tabolisme karine spiegel phd

18%

APRES 2 NUITS DE

4 HEURES AU LIT

p<0.04

APRES 2 NUITS DE

10 HEURES AU LIT

28%

p<0.04

Restriction de sommeil:

leptine diminuée, ghréline augmentée

LEPTINE (hormone anorexigène)

(ng/ml)

3.5

3.0

2.5

2.0

1.5

GHRELINE (hormone orexigène)

(ng/ml)

3.4

2.8

2.2

9

11

13

15

17

19

21

HEURES

Spiegel et al, Ann Int Med, 2004


Sommeil rythmes endocriniens et m tabolisme karine spiegel phd

Sympathetic tone

Vagal tone

-

Leptin

Sympathetic tone

-

Vagal tone

Ghrelin

THE AUTONOMIC NERVOUS SYSTEM : A POSSIBLE MECHANISM UNDERLYING THE DECREASE IN LEPTIN & THE INCREASE IN GHRELIN

4 HOURS IN BED

8 HOURS IN BED

12 HOURS IN BED

3h48' OF SLEEP

6h52' OF SLEEP

8h52' OF SLEEP

6.5

LEPTIN(ng/ml)

1.5

0.80

CARDIACSYMPATHOVAGALBALANCE(rRR)

0.60

9

17

1

9

9

17

1

9

9

17

1

9

CLOCK TIME

CLOCK TIME

CLOCK TIME

Spiegel et al,

JCEM 2004 & BEEM 2010


Sommeil rythmes endocriniens et m tabolisme karine spiegel phd

APRES 2 NUITS DE4 HEURES AU LIT

24%; p<0.01

APRES 2 NUITS DE10 HEURES AU LIT

23%; p<0.01

Restriction de sommeil:

Sensation de faim et d’appétit augmentée

7.5

FAIM

(cms)

5.5

3.5

52

APPETIT

(cms)

42

32

22

9

11

13

15

17

19

21

CLOCK TIME

Spiegel et al, Ann Int Med, 2004


Sommeil rythmes endocriniens et m tabolisme karine spiegel phd

L’augmentation de la faim est proportionnelle à l’ampleur des modifications hormonales

3

1.5

AUGMENTATION

DE LA FAIM

0

rSp = 0.867,

p = 0.014

-1.5

-1.5

0

1.5

3.0

AUGMENTATION DU RAPPORTGHRELINE SUR LEPTINE

Spiegel et al, Ann Int Med, 2004


Sommeil rythmes endocriniens et m tabolisme karine spiegel phd

0.

0

3

0.

0

2

0.

0

2

0.

0

3

0.

0

7

0.

0

2

0.

0

1

0.

1

1

0.

2

1

0.

1

2

0.

0

1

SCORES D’APPETIT

APRES 2 NUITS DE 4H AU LIT VS 2 NUITS DE 10H AU LIT

CATEGORIES D’ALIMENT

p

Différence %

ALIMENTS RICHES EN GRAISSES ET EN SUCRES

SUCRERIES

+3

3

%

+4

5

%

ALIMENTS SALES

tot

a

l

+3

3

%

ALIMENTS PAUVRES EN GRAISSES ET RICHES EN GLUCIDES

FECULENTS

+3

3

%

FRUITS ET JUS DE FRUIT

+1

7

%

LEGUMES

+2

1

%

tot

a

l

+2

3

%

ALIMENTS RICHES EN PROTEINES

VIANDE, POISSON, OEUF

+2

1

%

I

+1

9

%

PRODUITS LAITIERS

tot

a

l

+1

7

%

APPETIT GLOBAL

+2

3

%

Spiegel et al, Ann Int Med, 141 (2004)


Sommeil rythmes endocriniens et m tabolisme karine spiegel phd

EXTRAPOLATION

Si ces 23 à 24 % d’augmentation de faim et d’appétit se traduisent en une augmentation de prise calorique, cela correspondrait à un excès calorique de 350 à 500 kcal par jour, ce qui pour un adulte jeune sédentaire de poids normal est susceptible d’entraîner une prise de poids conséquente.


Sommeil rythmes endocriniens et m tabolisme karine spiegel phd

22 %, p<0.01

(559 ± 617 kcal)

12 Healthy men [22 ± 3 yrs; BMI 22 ± 2]


Sommeil rythmes endocriniens et m tabolisme karine spiegel phd

14 nuits de

8.5h au lit

14 nuits de

5.5h au lit

Différence

p level

Temps total de sommeil

(h:min)

7:13 ± 0:26

5:11 ± 0:07

-2:02 ± 0:25

<0.01

Prise calorique liée aurepas (kcal/day)

2536 ± 943

2611 ± 873

76 ± 368

NS

Prise calorique liée aux snacks (kcal/day)

866 ± 365

1087 ± 541

221 ± 283

0.026

Dépense énergétique totale

(kcal/day)

2390 ± 369

2526 ± 537

136 ± 437

NS

UNE RESTRICTION DE SOMMEIL DURANT 14 JOURS AUGMENTE LA PRISE CALORIQUE LIEES AUX SNACKS

11 sujets en bonne santé (5F/6M)

Age : 39 ± 5 yrs; IMC : 26.5 ± 1.5 kg/m2

Nedeltcheva et al., Am J Clin Nut 2008


Sommeil rythmes endocriniens et m tabolisme karine spiegel phd

2010

PERTE DE POIDS (kg)

1

Masse

maigre

Masse

grasse

Totale

10 adultes en surpoids (3F/7H) soumis à un régime modéré

Age : 41 ± 5 ans; IMC ± 27.4 ± 2.0 kg/m2

 60%; p=0.002

 55%; p=0.04

8,5 h au lit pendant 14 nuits (durée de sommeil: 7h25 ± 10 min)

5,5 h au lit pendant 14 nuits (durée de sommeil: 5h14 ± 2 min)


Sommeil rythmes endocriniens et m tabolisme karine spiegel phd

EXPERIMENTAL RESTRICTION OF SLEEP DURATION

AND WEIGHT REGULATION

Outcome measure

Effect

No effect

reported

reported

Increased caloric intake

# of studies

6

1

# of subjects

84

15

(45M, 39F)

(15M)

Average time in bed duration

(range)

4.9h

4.25h

(4h-5.75h)

Average duration of sleep restriction

(range)

5 nights

2 nights

(1-14)

Increased weight or adiposity

# of studies

2

1

# of patients

24

11

(17F, 7M)

(6M, 5F)

Average time in bed duration

(range)

5.6 h

5.5h

(5.5h - 5.75h)

Average duration of sleep restriction

(range)

9 nights

14 nights

(4 - 14)

Morselli et al, Eur J Physiol, in press


Sommeil rythmes endocriniens et m tabolisme karine spiegel phd

Sommeil

APO/GABA

CORTEX

Récompense

AVT/NA

Systèmeascendantde l’éveil

NPV

NTS

Noyau arqué

NPY

PRISE ALIMENTAIRE

HEDONIQUE ET

HOMEOSTATIQUE

ACTIVITE

NERVEUSE

SYMPATHIQUE

EVEIL

Ghréline

Leptine

LE SYSTEME OREXINERGIQUE :

Neuronesà orexine

HL

Orexin system

LH - PFA- DMA

Knutson et al, Ann. N.Y. Acad. Sci., 2008


Sommeil rythmes endocriniens et m tabolisme karine spiegel phd

PRIVATION DE SOMMEIL

?

PRISEALIMENTAIRE

Sommeil

APO/GABA

CORTEX

Neuronesà orexine

HL

Orexin system

LH - PFA- DMA

Récompense

AVT/NA

Systèmeascendantde l’éveil

NPV

NTS

Noyau arqué

NPY

ACTIVITE

NERVEUSE

SYMPATHIQUE

Leptine

Ghréline

Knutson et al, Ann. N.Y. Acad. Sci., 2008


Sommeil rythmes endocriniens et m tabolisme karine spiegel phd

PREVALENCE

DE

L’OBESITE

DUREE

DU

SOMMEIL

(HEURES)

Obésité et Sommeil aux Etats-Unis

9

25%

20%

8

15%

7

10%

6

5%

5

0%

1950

1960

1970

1980

1990

2000

2010

Kripke DF, 1979.

The Gallup Study of Sleeping Habits, 1979.

Breslau, N. et al., 1997.

Sleep in America Poll, 1995, 2001, 2002, 2005.

Flegal et al. 1998 & 2002

Van Cauter et al. Sleep Medicine 9 suppl.1 (2008)


Sommeil rythmes endocriniens et m tabolisme karine spiegel phd

CONCLUSION

PARTIE II

Sommeil de durée courte

A

Conséquences sur les hormones hypothalamo hypophysaires (Cortisol, GH, TSH)

B

Conséquences métaboliques

1. risque de diabète

2. risque d’obésité

QUESTIONS ?


Sommeil rythmes endocriniens et m tabolisme karine spiegel phd

SOMMEIL, RYTHMES ENDOCRINIENS ET METABOLISME

PARTIE I

Sommeil et rythmicité circadienne

PARTIE II

Sommeil de durée courte

PARTIE III

Sommeil de mauvaise qualité

Peu de sommeil lent profond


Sommeil rythmes endocriniens et m tabolisme karine spiegel phd

PEU DE SOMMEIL LENT PROFOND EST COMMUN

Vieillissement


Sommeil rythmes endocriniens et m tabolisme karine spiegel phd

Nocturnal sleep

20 yr old

54 yr old

67 yr old

Wake

Stage 1

Stage 2

Stage 3

Stage 4

REM

23

01

03

05

07

23

01

03

05

07

23

01

03

05

07

Time

Time

Time


Sommeil rythmes endocriniens et m tabolisme karine spiegel phd

ACTIVITE DES ONDES DELTA

CHEZ DES SUJETS AGES

(µV2)

Nuit 1

Nuit 2

200

60 ans, F

100

0

73 ans, F

200

100

0

67 ans, M

200

100

0

23

1

3

5

7

23

1

3

5

7

HEURES

HEURES

L’ACTIVITE DES ONDES DELTA EST HAUTEMENT REPRODUCTIBLE

ACTIVITE DES ONDES DELTA

CHEZ DES SUJETS JEUNES

(µV2)

Nuit 1

Nuit 2

800

25 ans, M

400

0

800

21 ans, M

400

0

800

20 ans, M

400

0

23

1

3

5

7

23

1

3

5

7

HEURES

HEURES


Sommeil rythmes endocriniens et m tabolisme karine spiegel phd

17 - 24 years

70 - 83 years

PLASMA GROWTH HORMONE (ng/ml)

12

8

4

0

Van Cauter et al. JAMA 2000; 284: 861-868


Sommeil rythmes endocriniens et m tabolisme karine spiegel phd

STAGES 3+4% OF SLEEP PERIOD

20

10

0

16-

26-

36-

51-

61-

71-

25

35

50

60

70

83

AGE (years)

AMOUNT OF GH SECRETED

DURING SLEEP (µg)

400

300

200

100

0

16-

26-

36-

51-

61-

71-

25

35

50

60

70

83

AGE (years)

Changes per decade:

EA -> ML: - 221 µg

ML -> LL: - 16 µg

Van Cauter et al. JAMA 2000; 284: 861-868


Effets de l age sur le sommeil et les profils de gh

EFFETS DE L’AGE SUR LE SOMMEIL ET LES PROFILS DE GH

Le sommeil lent profond et la quantité d’hormone de croissance sécrétée au cours de la nuit diminuent de façon exponentielle au cours de la vie.

Certaines altérations hormonales rencontrées lors du vieillissement pourraient être la conséquence d’altérations de l’architecture du sommeil.

Des stratégies visant à prévenir ou corriger les altérations du sommeil liées à l’âge chez des adultes d’âge moyen ou âgés sont susceptibles d’avoir des effets bénéfiques sur les sécrétions hormonales.


Sommeil rythmes endocriniens et m tabolisme karine spiegel phd

PEU DE SOMMEIL LENT PROFOND EST COMMUN

Vieillissement

Syndrome d’apnées du sommeil (défini par le nombre d’apnées ou d’hypopnées par h de sommeil (IAH) > 5)

- IAH > 5 + somnolence excessive :

2 à 7 % de la population adulte(Punjabi et al., 2008)

- IAH > 5 : 17% de la population adulte(Young et al, 2005)


Sommeil rythmes endocriniens et m tabolisme karine spiegel phd

PROFILS NOCTURNES D’HORMONE DE CROISSANCE ET SYNDROME D’APNEES DU SOMMEIL

AVANT TRAITEMENT

APRES TRAITEMENT

Saini et al. Horm Metab Res 1993


Sommeil rythmes endocriniens et m tabolisme karine spiegel phd

Privation de sommeil lent profond + sommeil fragmenté et risque de diabète


Sommeil rythmes endocriniens et m tabolisme karine spiegel phd

IVGTT

IVGTT

IVGTT: Test Intraveineux de Tolérance au Glucose

PROTOCOLE EXPERIMENTAL

CONDITIONSBASALES

SUPPRESSIONDE SOMMEIL LENT PROFOND

14

16

18

20

22

24

02

04

06

08

10

12

14

HEURE

14

16

18

20

22

24

02

04

06

08

10

12

14

Sommeil non perturbé

HEURE

Sommeil fragmenté

Sujets : hommes (n=5) et femmes (n=4) en bonne santé; âge : 24 ±1ans; IMC : 21 ± 1 kg/m2

Tasali et al., PNAS 2008


Sommeil rythmes endocriniens et m tabolisme karine spiegel phd

500

120

Tempstotal de

sommeil

(min)

SommeilREM

(min)

80

400

40

300

0

200

Baseline

N1

N2

N3

Baseline

N1

N2

N3

*

*

*

360

90

NREM 2

(min)

60

240

NREM 3

ou SLP

(min)

30

120

*

*

*

0

0

N3

Baseline

N1

N2

Baseline

N1

N2

N3

120

45

90

Indexde

microéveil

(par h de sommeil)

30

Eveil

(min)

60

15

30

0

0

Baseline

N1

N2

N3

Baseline

N1

N2

N3

Résultats: Sommeil


Sommeil rythmes endocriniens et m tabolisme karine spiegel phd

4,000

3,000

Delta (µv2)

Baseline

2,000

1,000

0

4,000

3,000

Delta (µv2)

Night 1

2,000

1,000

0

4,000

3,000

Delta (µv2)

Night 2

2,000

1,000

0

4,000

3,000

Delta (µv2)

Night 3

2,000

1,000

0

NREM REM NREM REM NREM REM NREM REM

Tasali et al.,

PNAS 2008

Cycle 1

Cycle 2

Cycle 3

Cycle 4


Sommeil rythmes endocriniens et m tabolisme karine spiegel phd

Sensibilité à l’insuline

(mU/l-1. min-1)

Réponse aigüe de l’insuline(mU/l-1. min)

25%

10

400

8

*

300

6

200

4

100

2

0

0

Après 3 nuits desuppression de SLP

Après 3 nuits desuppression de SLP

Baseline

Baseline

Résultats:Métabolisme glucidique (IVGTT)

Tasali et al., PNAS 2008


Sommeil rythmes endocriniens et m tabolisme karine spiegel phd

23%

20%

25%

DispositionIndex

2,800

*

2,100

1,400

700

0

Après 3 nuits desuppression de SLP

Baseline

Résultats:Métabolisme glucidique (IVGTT)

Sensibilité à l’insuline

(mU/l-1. min-1)

Réponse aigüe de l’insuline(mU/l-1. min)

10

400

8

*

300

6

200

4

100

2

0

0

Tolérance au glucose (%. min-1)

2

*

1

0

Après 3 nuits desuppression de SLP

Baseline

Tasali et al., PNAS 2008


Sommeil rythmes endocriniens et m tabolisme karine spiegel phd

15%

11%

14%

Markers of cardiac sympathovagal balance

LFn (%) sympathetic activity

HFn (%)vagal activity

LF / HFsympathovagal balance

Tasali et al., PNAS 2008


Sommeil rythmes endocriniens et m tabolisme karine spiegel phd

Profils nycthéméraux de cortisol

Cortisol

(µg/dL)

20

Baseline

Suppression de SLP

15

10

5

0

9:00

12:00

15:00

18:00

21:00

0:00

3:00

6:00

9:00

Heures


Sommeil rythmes endocriniens et m tabolisme karine spiegel phd

2 nights of random

sleep fragmentation

Stamatakis Chest 2010

3 nights of SWS suppression

Tasali PNAS 2008

5 men, 4 women

20-31 yo

BMI 19-24 kg/m2

9 men, 2 women

18-29 yo

BMI 24,3 ± 0,9 kg/m2

Glucosetolerance

(% change from rested condition)

NA

*

Acute insulin response to glucose

(% change from rested condition)

Glucose effectiveness

(% change from rested condition)

Insulin sensitivity

(% change from rested condition)

**

**

Disposition Index

(% change from rested condition)

Morselli et al,

Eur J Physiol,

in press

*

p<0.01, p<0.05; † p<0.10

**

*


Sommeil rythmes endocriniens et m tabolisme karine spiegel phd

SOMMEIL DE MAUVAISE QUALITE ET RISQUE DE DIABETE

Un sommeil de mauvaise qualité (léger et fragmenté) altère la régulation du métabolisme glucidique.

Une faible quantité de sommeil lent profond, telle que rencontrée au cours du vieillissement et dans le syndrome d’apnées du sommeil, est susceptible d’augmenter le risque de diabète.


Sommeil rythmes endocriniens et m tabolisme karine spiegel phd

SOMMEIL COURT ET/OU DE MAUVAISE QUALITE ET RISQUE DE DIABETE:

META-ANALYSE

10 ETUDES EPIDEMIOLOGIQUES LONGITUDINALES

SUIVI > 3 ANS

SOMMEIL COURT (≤ 5-6 H / NUIT)

RR = 1.28 (95% CI, 1.03-1.60; p=0.024)

DIFFICULTES D’ENDORMISSEMENT

RR = 1.57 (95% CI, 1.25-1.97; p<0.0001)

DIFFICULTES A RESTER ENDORMI

RR = 1.84 (95% CI, 1.39-2.43; p<0.0001)

Cappuccio et al. Diabetes Care, 2010


Sommeil rythmes endocriniens et m tabolisme karine spiegel phd

PARTIE III

Sommeil de mauvaise qualité

QUESTIONS?


Sommeil rythmes endocriniens et m tabolisme karine spiegel phd

REMERCIEMENTS

Sleep and Neuroendocrinology LabClinical Research Staff University of Chicago

[email protected] de Neurosciences de LyonINSERM U1028 - UMR 5292 Université Claude Bernard de Lyon

Recherche financée par des crédits INSERM, UCBL, Rhône Alpes, DHOS, NIH des USA, et FRSM de Belgique


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