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Réanimation 16 (2007) 61–66
a v a i l a b l e a t w w w. s c i e n c e d i r e c t . c o m
j o u r n a l h o m e p a g e : h t t p : / / f r a n c e . e l s e v i e r. c o m / d i r e c t / R E A U R G /
MISE AU POINT
Sommeil en réanimation
☆
Sleep in the intensive care unit
B. Cabelloa,*, A.-W. Thilleb, J. Manceboa
a
Servicio de medicina intensiva, hospital Santa-Creu-i-Sant-Pau, 167, avenuda Sant-Antoni-Maria-y-Claret, CP 08025
Barcelone, Espagne
b
Service de réanimation médicale, APHP, faculté de médecine, université Paris-XII, hôpital Henri-Mondor, Inserm U651,
Créteil, France
Disponible sur internet le 31 janvier 2007
MOTS CLÉS
Réanimation ;
Sommeil ;
Ventilation artificielle
Résumé La qualité du sommeil des patients ventilés en la réanimation est très altérée par
rapport au sommeil physiologique. L’environnement, la gravité de la maladie et les médicaments psychotropes ou hypnotiques peuvent influencer la qualité du sommeil. Le mode ventilatoire, mais aussi ses réglages pourraient avoir un impact sur le sommeil en réanimation. La
ventilation spontanée en aide inspiratoire est largement utilisée pour le sevrage de la ventilation. Cependant, un niveau d’aide excessif pendant le sommeil peut favoriser la survenue
d’apnées centrales et d’efforts inefficaces. Ces deux événements respiratoires peuvent
déclencher des réveils ou des microréveils, la fragmentation du sommeil, et ainsi altérer la
qualité du sommeil. Les besoins métaboliques sont réduits au repos. Un niveau d’assistance
adéquat pendant l’éveil peut devenir excessif pendant le sommeil. L’impact des altérations
du sommeil sur le pronostic des patients de réanimation reste inconnu. L’optimisation des
réglages du ventilateur pour éviter une assistance ventilatoire excessive, pourrait améliorer
la qualité du sommeil des patients ventilés en réanimation.
© 2007 Société de réanimation de langue française. Publié par Elsevier Masson SAS. Tous
droits réservés.
KEYWORDS
Intensive care unit;
Sleep;
Mechanical ventilation
Abstract Sleep pattern in Intensive Care Unit (ICU) patients differs largely from physiological
sleep. The ICU environment, the acuity of illness, the hypnotics and the sedatives could have
an influence on the sleep quality and quantity. The ventilatory mode and the ventilatory settings may influence the sleep pattern. Pressure support ventilation is a ventilatory mode largely used for weaning purposes. An excessive level of pressure support can increase the sleep
fragmentation due to central apneas and to ineffective efforts. These two respiratory events
can trigger arousals and awakenings, the sleep fragmentation, thus altering the sleep quality.
The metabolic demand is diminished during the sleep stage, and an adequate level of ventilatory assistance during wakefulness can be excessive during sleep. The impact of sleep
☆
Belen Cabello est soutenu pour l’Instituto de Salud Carlos III (expedient CM04/00096, Ministerio de Sanidad) et l’Instituto de Recerca
Hospital de la Santa Creu i Sant Pau.
* Auteur
correspondant.
Adresse e-mail : [email protected] (B. Cabello).
1624-0693/$ - see front matter © 2007 Société de réanimation de langue française. Publié par Elsevier Masson SAS. Tous droits réservés.
doi:10.1016/j.reaurg.2006.12.013
62
B. Cabello et al.
derangements in ICU patients’ outcomes is unknown. The optimization of the ventilatory settings aim to avoid an excessive ventilatory assistance could improve sleep quality in mechanically ventilated ICU patients. A deeper understanding of the sleep physiopathology could help
to elucidate its impact in the patients’ outcomes.
© 2007 Société de réanimation de langue française. Publié par Elsevier Masson SAS. Tous
droits réservés.
Introduction
Le sommeil en réanimation a été très peu exploré jusqu’à
ce jour, probablement parce que les médicaments hypnotiques utilisés pour la sédation compliquent l’analyse précise
des étapes du sommeil. Le sommeil physiologique est un
état d’inconscience rapidement réversible. Au contraire,
la sédation induit un état de sommeil non physiologique,
qui peut aller d’un état de sommeil superficiel à un coma
pharmacologique si la sédation est plus profonde. La sédation ne permet cependant pas d’accéder aux phases de
sommeil réparateur physiologiques. Cette différence entre
sommeil et sédation constitue donc un point essentiel lors
de l’évaluation du sommeil en réanimation. En effet, certaines études enregistrent le sommeil des patients alors
qu’ils sont sédatés, ce qui rend difficile l’interprétation
des résultats [1–3]. L’autre limitation vient du fait que
l’analyse objective du sommeil nécessite un enregistrement
par une polysomnographie qui enregistre l’électroencéphalogramme (EEG), outil complexe mais applicable en réanimation. La polysomnographie est le seul moyen d’analyser
de façon objective et précise le sommeil. Les patients non
sédatés semblent dormir alors que l’analyse par polysomnographie retrouve principalement du sommeil superficiel non
réparateur. En effet, la comparaison entre une analyse par
polysomnographie et l’impression subjective des infirmières, montre que la quantité de sommeil observée par les
infirmières surestime le sommeil déterminé par la polysomnographie [4].
Sommeil physiologique
La distribution normale du sommeil est répartie plusieurs
phases : le sommeil paradoxal ou REM (rapid eye movement) qui représente 25 % du sommeil total, et le sommeil
lent ou non-REM (Tableau 1). Le non-REM est divisé en quatre phases: Les stades 1 et 2 constituent le sommeil lent
léger : le stade 1 est une phase de transition entre la veille
et le sommeil (3–8 % du sommeil total) alors que le stade 2
représente 50 % du sommeil total. Le sommeil lent profond
correspond aux stades 3 et 4 (20 % du sommeil total), caractérisés par des ondes lentes à l’EEG. Les stades 3 et 4 et le
sommeil paradoxal sont les plus réparateurs. Le sommeil
Tableau 1 Pourcentage de sommeil paradoxal (REM) et des
différentes phases de sommeil non paradoxal (NREM)
Sommeil paradoxal REM : 20–25 % du temps du sommeil
Sommeil NREM : 75–80 % du temps de sommeil
Stade 1 : 3 à 8 %
Stade 2 : 45 à 55 %
Stade 3 : 3 à 8 %
Stade 4 : 10 à 15 %
paradoxal survient de façon cyclique toutes les 90 minutes.
Il est caractérisé par des variations physiologiques : respiration irrégulière, variabilité du rythme cardiaque et tensionnel, altération de la thermorégulation, variations phasiques
de tonus vagal et sympathique, et l’apparition des rêves. Le
sommeil paradoxal et les rêves surviennent plutôt en fin de
nuit alors que le sommeil profond réparateur (phase 3 et 4)
survient plutôt en début de nuit. Le sommeil peut être fragmenté par des épisodes de microréveils qui correspondent à
des variations brutales de la fréquence à l’EEG d’une durée
supérieure à trois secondes, et des épisodes de réveils.
L’horloge biologique, qui régule le cycle veille sommeil
(rythme circadien), est sous la dépendance du noyau suprachiasmatique de la glande pinéale qui sécrète la mélatonine. La lumière est le plus puissant régulateur de la mélatonine.
La qualité du sommeil dépend du pourcentage de chaque
stade (architecture du sommeil) et du niveau de fragmentation. Le sommeil est caractérisé par :
● la quantité de sommeil : temps total de sommeil par rapport au temps d’enregistrement ;
● la distribution du sommeil : répartition sur le jour et la
nuit ;
● l’architecture : pourcentage de chaque phase du sommeil, représenté au cours du temps par l’hypnogramme
(Fig. 1) ;
● la fragmentation : nombre de réveils et de microréveils
au cours du sommeil.
Caractéristiques du sommeil en réanimation
Très peu d’études ont évaluées le sommeil des patients de
réanimation à l’aide de la polysomnographie [5,6]. On
retrouve des résultats contradictoires concernant la durée
de sommeil, qui est soit diminuée [4,7], soit quasi normale
[2,8]. Quelle que soit la durée, toutes les études mettent
en évidence des altérations de la qualité du sommeil [2,3,7,
8]. Ces anomalies portent sur la distribution, l’architecture
et la fragmentation du sommeil. Il existe une fragmentation
très élevée avec de nombreux microréveils, et une nette
diminution du temps de sommeil réparateur (stade 3 et 4)
et du temps de sommeil paradoxal. Le rythme circadien est
modifié puisque près de la moitié du temps total de sommeil survient pendant la journée [2,3,8–10].
Les causes de perturbation du sommeil en réanimation
sont inconnues. Freedman et al. [8] observaient que le
bruit était responsable des épisodes de microéveils et
réveils, que dans 25 % des cas ; de la même façon, Gabor
et al. [3] montraient que le bruit et les soins donnés au
patient comptaient pour moins de 30 % des épisodes de
microréveils et réveils alors que la cause n’était le plus sou-
Sommeil en réanimation
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Figure 1 Deux hypnogrammes d’une durée de 18 heures (en abscisse), chez un sujet sain (en haut) et chez un patient de réanimation (en bas). L’axe des ordonnées représente les différentes phases du sommeil : éveil, SP (sommeil paradoxal) et les quatre
stades du sommeil (S1, S2, S3 et S4). Le sujet sain présente un rythme circadien physiologique : il dort la nuit et reste éveillé la
journée. Ce rythme circadien du patient ventilé est très altéré avec un sommeil qui survient aussi bien le jour que la nuit. On
observe aussi un faible pourcentage de sommeil paradoxal (REM) et du sommeil lent (stades 3 + 4).
vent pas identifiée (70 % des cas). Mis à part le bruit et les
soins, d’autres facteurs comme les médicaments sédatifs
[11], la ventilation mécanique [9] ou la maladie sousjacente [2,12] pourraient être impliqués dans la qualité du
sommeil. Il a été observé que l’architecture du sommeil
était altérée de façon parallèle à la gravité de la maladie
pour se normaliser lors la guérison [3].
Sommeil et ventilation mécanique
L’impact de la ventilation mécanique sur le sommeil des
patients de réanimation est peu connu et difficile d’interprétation lorsque la sédation y est associée. Les hypnotiques induisent un « sommeil » artificiel différent du sommeil physiologique [11,13]. Le mode ventilatoire, mais
aussi les paramètres ventilatoires peuvent modifier la qualité du sommeil des patients de réanimation. Meza et al.
[14] montraient qu’une augmentation du niveau d’aide inspiratoire provoquait des microréveils et une fragmentation
du sommeil secondaire à des apnées centrales. Au cours du
sommeil, les chémorécepteurs sensibles à la PCO2 deviennent le principal stimulus de la ventilation, alors que le stimulus cortical devient minoritaire. Une diminution de PCO2
en dessous d’un certain seuil diminue la commande centrale de la respiration et favorise les apnées. Les besoins
métaboliques et la demande ventilatoire sont réduits au
cours du sommeil physiologique. Si la ventilation alvéolaire
reste constante pendant le sommeil alors la PCO2 peut
diminuer en dessous de la valeur seuil lors du sommeil. Le
niveau d’assistance ventilatoire déterminé pendant la veille
peut devenir excessif pendant le sommeil et provoquer une
hyperventilation, favorisant les apnées centrales et la fragmentation du sommeil. Dans ce cas, la fragmentation du
sommeil est secondaire à assistance ventilatoire excessive.
Parthasarathy et al. [9] comparaient l’effet de deux
modes ventilatoires chez 11 patients de réanimation sur la
fragmentation (réveils et microéveils) du sommeil. Ils
observaient un sommeil plus fragmenté lors de la ventilation spontanée en aide inspiratoire (VSAI) que lors de la
ventilation assistée contrôlée (VAC). La fragmentation
était associée à des apnées centrales fréquentes en VSAI,
alors qu’elles ne peuvent survenir en VAC. L’addition d’un
espace mort en VSAI (qui correspond à la réduction du
niveau d’aide) diminuait la fragmentation du sommeil à la
même valeur que la VAC. Ces résultats renforcent l’idée
qu’un niveau d’aide excessif favorise les apnées liées à
une hyperventilation, et altère la qualité du sommeil sous
ventilation (Fig. 2).
Fanfulla et al. [15] ont comparé deux réglages ventilatoires en VSAI chez neuf patients ventilés de façon chronique pour une maladie neuromusculaire. Le premier
réglage était basé sur les paramètres cliniques tandis que
le second réglage était ajusté avec la mesure de la pression
œsophagienne (réglage physiologique), afin d’optimiser
l’effort du patient. Le réglage physiologique permettait
d’améliorer la quantité et la qualité du sommeil. Cet ajustement diminuait les apnées, mais aussi au nombre
d’efforts inefficaces. Le niveau d’aide et le niveau de PEP
(pression expiratoire positive) tendaient à être diminués,
ce qui réduisait la PEP intrinsèque et les asynchronies
patient–ventilateur.
Cabello et al. ont comparé l’impact de trois modalités
ventilatoires sur la qualité du sommeil, chez des patients
conscients et non sédatés [10]. Ces trois stratégies ventilatoires étaient randomisées de façon successive : ventilation
assistée contrôlée (VAC), ventilation spontanée avec aide
inspiratoire (VSAI) et l’ajustement automatique de l’aide
inspiratoire par le système SmartCare® (VSAIa). Ce système
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B. Cabello et al.
Figure 2 De haut en bas : électroencéphalogramme (EEG), électro-oculogramme (EOG), pression des voies aériennes (PAW) et
pléthysmographie thoracoabdominale. Cette période d’enregistrement (30 secondes) montre une apnée centrale survenant en
aide inspiratoire (flèche noire) suivie par un microéveil (cercle vert), pendant une phase de sommeil paradoxal.
automatisé permet un ajustement continu du niveau d’aide
inspiratoire afin de maintenir le patient dans une « zone de
confort », selon la fréquence respiratoire, le volume courant et la valeur téléexpiratoire de la PCO2 (EtCO2) [16,
17]. L’hypothèse était que le système automatisé pourrait
améliorer la qualité du sommeil en diminuant les épisodes
d’éveil et de microéveils liés à l’hyperventilation relative
qui peut survenir au cours du sommeil. Cependant, aucune
différence n’a été détectée entre les trois modalités ventilatoires concernant l’architecture, la fragmentation (Fig. 3)
et la quantité de sommeil (Fig. 4). La moyenne du niveau
d’aide était similaire entre l’ajustement déterminé par le
clinicien et l’ajustement automatique. Ainsi, l’absence de
différence est probablement liée au fait que la ventilation
minute restait identique avec les trois modalités ventilatoires. De plus, les efforts inefficaces et les apnées centrales
étaient peu fréquents dans cette étude. Ces résultats suggèrent qu’un réglage ventilatoire adéquat permette
d’éviter les apnées et les asynchronies secondaires à
l’hyperventilation relative [9,18,19]. De plus, l’optimisa-
Figure 3 Index de fragmentation (épisodes de microréveils
+ réveils) au cours des trois modalités ventilatoires : ventilation assistée contrôlée (VAC), ventilation spontanée avec aide
inspiratoire (VSAI) et aide inspiratoire ajusté par le système
automatisé Smart Care® (VSAIa). Aucune différence n’a été
observée entre les trois modes ventilatoires.
Figure 4 Efficacité du sommeil (temps de sommeil/temps
d’enregistrement) au cours des trois modalités ventilatoires :
ventilation assistée contrôlée (VAC), ventilation spontanée
avec aide inspiratoire (VSAI) et aide inspiratoire ajusté par le
système automatisé Smart Care® (VSAIa). Aucune différence
n’a été observée entre les trois modes ventilatoires.
Sommeil en réanimation
tion des paramètres ventilatoire paraît plus importante que
le mode ventilatoire sur la qualité du sommeil. L’application clinique de cette étude est que le changement de
mode ventilatoire pour la nuit (passage en ventilation assistée contrôlée) n’est pas indispensable et ne permet pas
d’améliorer la qualité du sommeil. Cependant, le réglage
du ventilateur doit être adapté afin d’éviter une assistance
ventilatoire excessive pendant la phase du sommeil. L’altération du rythme circadien peut néanmoins rendre difficile
l’optimisation des réglages ventilatoires puisque le patient
dort la nuit comme le jour [2,3]. La lumière artificielle ou
l’administration de mélatonine pourraient peut-être favoriser la restauration du rythme circadien [20], et devront
être étudiés dans de futures études.
Mundiglier et al. ont mesuré la fluctuation circadienne
d’un métabolite urinaire de la mélatonine, le 6-sulfatoxymelatonin (6-SMT), chez des patients en choc septique,
chez des patients sans choc septique et chez des sujets
témoins [21]. Ils ont retrouvé que l’augmentation physiologique du métabolite 6-SMT au cours de la nuit était réduite
chez les patients atteints de choc septique, témoignant de
l’altération du rythme circadien. De plus, le rythme circadien se normalise lors de la guérison. Cependant, les
patients en choc septique étaient ventilés et sédatés, au
contraire du groupe contrôle (patients sans choc septique)
ce qui rend difficile l’interprétation de l’influence du
sepsis, de la sédation ou de la ventilation, et ainsi de
conclure à la cause réelle de l’altération de rythme circadien.
Conséquences des altérations du sommeil
Le sommeil se définit comme « un comportement physiologique spontanément et rapidement réversible, associant
une inactivité dans une posture particulière et une diminution de la réactivité aux stimuli ». Le sommeil s’oppose à la
sédation par son caractère réversible [22]. La fonction
exacte du sommeil n’est pas connue, mais il est indispensable puisque la privation de sommeil chez le rat conduit à
la mort de l’animal [23]. Dans le monde animal, le sommeil
provoque un déficit d’attention qui expose à un risque mortel face aux prédateurs, ce qui souligne son importance.
Certaines théories impliquent le sommeil lent profond
dans la régénération physique et le sommeil paradoxal
dans la régénération cérébrale.
Chez l’homme, la privation de sommeil peut être associée à une diminution de la force et de la résistance à
l’effort des muscles respiratoires [24], mais aussi à une
diminution des défenses immunitaires [25]. Le sommeil
des patients de réanimation est très fragmenté et le nombre de microréveils est proche de celui des patients qui présentent des apnées obstructives [26], alors que ces patients
ont plus de risques liés aux morbidités d’origine cardiovasculaire associées [27,28]. Dans une étude portant sur des
patients de réanimation en coma post-traumatique, il a
été observé que la survie et la récupération fonctionnelle
étaient supérieures chez ceux qui présentaient une architecture du sommeil proche de la physiologie [29]. De plus,
la privation ou l’altération du sommeil pourrait favoriser les
états d’agitation, de delirium ou de confusion chez les
patients de réanimation [30,31]. Il a récemment été montré
65
que la survenue d’un état de delirium au cours de l’hospitalisation en réanimation était un facteur indépendant
associé à la mortalité [32]. Les altérations du sommeil pourraient donc avoir des conséquences non négligeables sur le
pronostic des patients de réanimation.
Conclusion
Le sommeil des patients de réanimation est très altéré. La
majorité des causes de fragmentation du sommeil sont
inconnues. Le mode ventilatoire et les réglages ventilatoires peuvent influencer la qualité du sommeil. L’objectif est
d’éviter une assistance ventilatoire excessive, qui peut
favoriser les apnées et altérer la qualité du sommeil. Plus
que le mode ventilatoire, les réglages pourraient être
l’élément déterminant dans l’influence de la ventilation
sur le sommeil.
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