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Comment le sommeil REM a été découvert — et comment il est devenu un chiffre à votre poignet
La nuit où les plumes se sont affolées
En décembre 1951, un doctorant de trente ans a tiré d'une cave de l'University of Chicago un appareil d'électroencéphalographie hors d'usage et l'a branché à son fils de huit ans.
Eugene Aserinsky avait de bonnes raisons de ménager du matériel emprunté. Il vivait avec sa famille dans des baraquements militaires reconvertis sur le campus, à tel point à court d'argent qu'il finirait par emprunter à son propre directeur de thèse, et il tenait les longues nuits de veille avec des bretzels et du café. L'appareil était un Offner Dynograph. La salle était prêtée par le département de physiologie, à Abbott Hall. Le sujet était Armond, et il dormait.
Puis les plumes se sont mises à balayer le papier. De grands arcs d'encre, du genre qu'on obtient de quelqu'un qui se retourne violemment — sauf que l'enfant était parfaitement immobile.
La première hypothèse d'Aserinsky fut l'évidente : la machine est cassée. C'est un réflexe raisonnable, et c'est aussi la raison pour laquelle la plupart des anomalies meurent en silence. Il est allé regarder son fils à la place. Sous les paupières fermées, les yeux bougeaient — vite, par saccades, étrangement coordonnés, rien à voir avec la dérive lente de quelqu'un qui s'installe pour la nuit.
C'est toute la découverte, au sens où tout ce qui a suivi était du travail. Aserinsky en a publié son propre récit quarante-cinq ans plus tard, dans le Journal of the History of the Neurosciences, et il vaut la lecture pour le peu de gloire qu'il s'y accorde.
Avant cette nuit-là, le sommeil n'était rien
Pour sentir pourquoi cela comptait, il faut mesurer à quel point le sommeil était censé être ennuyeux.
La vision dominante était passive. Le cerveau ralentissait, l'activité retombait, et la nuit était le creux entre deux jours. Le sommeil se définissait par ce qui lui manquait. Aucune raison particulière d'y chercher une structure, pas plus qu'on ne cherche des meubles dans une pièce vide.
L'ironie, c'est que l'homme qui avait fait plus que quiconque pour faire du sommeil une science sérieuse partageait à peu près cette vision. Nathaniel Kleitman a publié Sleep and Wakefulness en 1939 et a plus ou moins fondé le domaine en anglais. Il n'était pas prudent pour autant. Durant l'été 1938, il s'est installé avec un doctorant, Bruce Richardson, dans Mammoth Cave au Kentucky, à environ 140 pieds sous la surface, et y a vécu 32 jours sur une journée de 28 heures — six longues journées par semaine calendaire, relevés de température toutes les deux heures éveillé et toutes les quatre endormi. Le corps de Richardson s'est largement adapté au nouveau rythme. Celui de Kleitman a refusé, ce qu'il a mis sur le compte de son âge.
Voilà un homme prêt à passer un mois sous terre pour savoir si le corps tient son propre temps — une question que nous classons aujourd'hui sous rythme circadien. Et même lui voyait la nuit comme un seul long état uniforme.
Le sujet de thèse bouche-trou
Aserinsky ne cherchait rien de tout cela. On lui avait confié le genre de projet qu'un directeur distribue quand il veut surtout occuper un étudiant : les clignements, puis les mouvements des paupières chez les nourrissons. Observer des bébés, compter, revenir dans un an.
Les bébés se sont révélés peu productifs, et il a dérivé vers les adultes — et vers l'appareil que personne n'utilisait. L'habitude de ce domaine d'arriver par la porte de service est l'un de ses traits les plus constants : la découverte qui comptait est sortie d'un projet conçu pour être sans risque.
Deux pages dans Science
Au printemps 1952, il retrouvait le même motif chez d'autres. À l'automne, il a mené plus de cinquante nuits d'enregistrement avec un meilleur matériel. Le 4 septembre 1953, Kleitman et lui publiaient deux pages dans Science.
L'article est court et presque agressivement calme. Vingt adultes en bonne santé. Des périodes récurrentes de mouvements oculaires rapides et saccadés, revenant environ toutes les quatre-vingt-dix minutes, accompagnées d'une activité cérébrale irrégulière de faible amplitude et d'une hausse de la respiration et du rythme cardiaque — le premier épisode bref, le dernier long.
Puis vint le geste qui a transformé une observation en découverte. Ils ont réveillé les gens.
Sur vingt-sept réveils pendant les périodes de mouvements oculaires, vingt ont donné des récits de rêve détaillés et visuels. Sur vingt-trois réveils pris en dehors, dix-neuf n'ont rien donné du tout.
Cette asymétrie, c'est l'article. Et c'est aussi, si vous voulez une leçon sur la mesure plutôt que sur le sommeil, tout le tour de main : ils n'ont pas seulement enregistré un signal, ils ont demandé au signal de quoi il était la preuve.
Quelqu'un l'avait vu avant. Ce n'est pas la même chose que le trouver.
Vient maintenant la partie qui corrige le mythe — d'ordinaire la meilleure de toute histoire.
Les mouvements oculaires n'ont pas été remarqués pour la première fois à Chicago. En 1926, deux chercheurs russes, Denisova et Figurin, décrivaient des bouffées cycliques chez des nourrissons endormis : respiration agitée, davantage de mouvements du corps, rythme cardiaque plus rapide, et les yeux bougeant sous des paupières mi-closes, toutes les cinquante minutes environ. Ils regardaient exactement la bonne chose, vingt-sept ans trop tôt.
Ce qu'ils n'avaient pas : l'électroencéphalogramme — l'EEG humain de Hans Berger arrive en 1929 — ni sujets adultes, ni, de façon décisive, aucun lien avec le rêve. Une revue de 2024 dans SLEEP reprend la question de la paternité et atterrit sur une idée utile : une observation partielle n'est pas une découverte. Voir ne coûte rien. Aller au bout coûte cher.
Cela vaut d'être gardé en tête la prochaine fois qu'un produit de bien-être annonce avoir « découvert » un signal dans vos données. Des signaux, il y en a partout. Savoir de quoi l'un d'eux est la preuve, voilà la partie rare et coûteuse.
L'homme qui l'a trouvé a quitté le domaine
Aserinsky a soutenu sa thèse en 1953, puis il est parti. Il a rejoint l'University of Washington pour étudier les effets électriques des saumons, obtenu un poste au Jefferson Medical College de Philadelphie, et n'est revenu à la recherche sur le sommeil qu'en 1963. Écarté d'une direction de département en 1976, il est parti à Marshall University en Virginie-Occidentale, et a pris sa retraite en 1987. Kleitman ouvrait encore, dit-on, ses lettres par « Dear Aserinsky » une décennie après qu'ils avaient coupé la nuit en deux ensemble.
Pendant ce temps, William Dement, un étudiant en médecine arrivé au laboratoire en 1952, a donné au phénomène le nom qui est resté — rapid eye movement, REM — et a porté ces travaux à travers les décennies qui les ont rendus célèbres. En science, le crédit ne se distribue pas selon qui est arrivé le premier. Il se distribue selon qui reste.
Aserinsky est mort en juillet 1998, à 77 ans, dans une collision automobile à Carlsbad, en Californie. L'autopsie n'a pas conclu et l'on a jugé possible qu'il se soit endormi au volant. Les archives ne tranchent pas, et je ne vais pas améliorer les archives.
Le comité qui a transformé une rivière en escalier
C'est ici que l'histoire cesse de parler de personnes et commence à parler de l'écran que vous avez regardé ce matin.
À la fin des années 1960, tout le monde enregistrait le sommeil et personne ne l'enregistrait de la même façon. En 1968, un comité conduit par Allan Rechtschaffen et Anthony Kales publiait un manuel via l'US Government Printing Office : terminologie standardisée, technique standardisée, et un système de cotation que tout le domaine pouvait partager. Cela a marché. Pendant une quarantaine d'années, ce fut la norme.
Deux de ses décisions gouvernent aujourd'hui la façon dont vous voyez votre propre nuit.
D'abord l'époque. La nuit a été découpée en tranches de trente secondes, et chaque tranche a reçu exactement une étiquette. Ensuite l'échelle : stades 1, 2, 3, 4 et REM.
Les deux choix étaient raisonnables et les deux sont administratifs. La physiologie ne change pas d'état à la demi-minute, et une nuit n'est pas vraiment composée de cinq conditions distinctes séparées par des murs nets. Une époque de trente secondes est une règle d'arrondi inventée pour que deux laboratoires puissent comparer leurs notes. C'est la raison pour laquelle votre nuit apparaît en escalier plutôt qu'en rivière.
L'American Academy of Sleep Medicine a révisé les règles en 2007. L'époque de trente secondes a survécu. Les stades 3 et 4 ont été fusionnés en un seul N3, au motif que la frontière entre eux n'avait jamais valu ce qu'elle coûtait à coter. Même les auteurs de la norme ont fini par concéder que l'une des marches était une fiction. Si vous voulez l'échelle moderne en langage clair, nous l'avons détaillée dans les stades du sommeil expliqués.
UNE NUIT, TROIS NOTATIONS
Ce que chaque étape de standardisation a abandonné
Même les spécialistes ne s'accordent pas sur un cinquième de la nuit
Le règlement n'a pas aboli le jugement, il l'a simplement mis par écrit. Nous savons à peu près combien de jugement il reste, parce que l'American Academy of Sleep Medicine l'a mesuré.
Rosenberg et Van Hout en ont publié les résultats en 2013 : plus de 2,500 codeurs, neuf enregistrements cliniques, 18,000 époques, plus de trois millions de décisions de cotation individuelles.
L'accord moyen ressort à 82.6%. Il était le plus élevé pour le REM. Il tombait à 67.4% pour N3 et 63.0% pour N1 — soit précisément les deux stades dont les gens veulent le plus qu'on leur parle. Les codeurs butaient exactement là où on l'aurait prédit : la dernière époque d'éveil avant l'endormissement, la première époque de N2 après N1, la première époque de REM après N2. Les bords.
Autrement dit, l'étalon de référence — des humains formés, un montage d'électrodes complet, un règlement commun — se contredit lui-même sur à peu près une époque sur six. Ce n'est pas un scandale. C'est ce qui arrive quand on trace des lignes nettes sur un processus continu. Mais c'est le chiffre à garder en tête avant que quiconque vous assure que son algorithme est précis.
L'ÉTALON DE RÉFÉRENCE, MESURÉ
Accord entre codeurs, programme AASM (Rosenberg & Van Hout, 2013)
Où vit le désaccord
L'étude rapporte que l'accord était le plus élevé pour le stade R, avec N2 et l'éveil juste derrière, et que les décisions les plus difficiles étaient les transitions : la dernière époque d'éveil avant l'endormissement, la première époque de N2 après N1, et la première époque de R après N2. Séparer N2 de N3 était signalé comme particulièrement difficile. Autrement dit, le désaccord se concentre aux frontières — précisément les endroits dont un pourcentage de stade est fabriqué.
Comment le chiffre est arrivé à votre poignet
Votre appareil de poignet ne fait rien de tout cela. Pas d'électrodes sur le crâne, pas de dérivations aux coins des yeux, pas de capteur sous le menton. Il y a du mouvement, un pouls, et un modèle entraîné à deviner ce qu'un laboratoire aurait écrit.
Cette devinette est vraiment impressionnante comme ingénierie, et elle est bien meilleure sur certaines questions que sur d'autres. Une validation multicentrique de 2023 dans JMIR mHealth and uHealth a opposé onze traqueurs de sommeil grand public à la polysomnographie en laboratoire — 75 participants, 349,114 époques cotées. Pour un classement en quatre classes (éveil, léger, profond, REM), le score macro F1 allait de 0.26 en bas à 0.69 en haut selon les appareils. Le meilleur score REM tournait autour de 0.76 ; le meilleur score de sommeil profond autour de 0.59.
Relisez cet écart, car la dispersion entre les appareils est le vrai résultat. Si l'étiquette attribuée à une demi-minute donnée dépend à ce point de l'entreprise qui a écrit l'algorithme, alors « j'ai eu 48 minutes de sommeil profond » est en partie une phrase sur un produit. Nous avons traité la version générale de ce problème dans ce que votre montre connectée peut et ne peut pas mesurer, et la version particulière dans le sommeil au-delà d'un seul chiffre.
Ce que cette histoire prouve réellement
Rien de tout cela ne rend l'architecture du sommeil imaginaire. C'est l'une des choses les plus solides de la physiologie. Le REM et le sommeil lent profond sont des états distinguables, avec une activité cérébrale, un tonus musculaire et une météo hormonale différents — la raison pour laquelle nous avons pu écrire un article entier sur le sommeil profond et l'hormone de croissance.
Ce que l'histoire n'autorise pas, c'est de lire un pourcentage nocturne comme une note personnelle. Trois raisons de tenir ces barres d'une main légère.
Les proportions bougent avec l'âge, toutes seules. Ohayon et ses collègues ont regroupé en 2004 65 études et 3,577 personnes en bonne santé, de 5 à 102 ans. Le sommeil lent profond décline régulièrement à l'âge adulte, les stades légers prennent davantage de place dans la nuit, la part de REM dérive vers le bas plus doucement. Moins de sommeil profond qu'il y a cinq ans peut simplement être un anniversaire, pas un verdict sur vos habitudes.
La mesure porte une marge à chaque étape. Un comité a choisi la demi-minute. Des codeurs experts se contredisent aux frontières. Votre appareil déduit ces frontières du mouvement et du pouls. Trois approximations empilées, et seule la dernière est rendue sous forme de pourcentage bien net avec une décimale.
La recherche sur les résultats s'appuie sur autre chose. Quand de grandes études relient le sommeil à la façon dont on vieillit, les variables qui portent le plus de poids sont plutôt la durée et la régularité, pas les ratios de stades — ce que nous avons regardé dans régularité contre durée du sommeil. Ce sont aussi, par commodité, les deux choses qu'un appareil de poignet mesure relativement bien. Le chiffre auquel on peut se fier et le chiffre qui compte sont le même chiffre.
En résumé
Cet escalier sur votre téléphone descend d'un accident : un doctorant fauché, une machine dont personne ne voulait, un enfant de huit ans endormi, et un comité quinze ans plus tard qui avait besoin que deux laboratoires puissent se comparer. C'est une bonne abstraction, avec une histoire réelle et une marge connue, et elle n'a jamais été conçue comme une note quotidienne.
Voici donc la seule chose à essayer cette semaine. Couvrez les barres de stades avec votre pouce et ne regardez que deux chiffres : l'heure à laquelle vous vous êtes couché, et combien de temps vous avez dormi. Jugez la semaine à la façon dont ces deux-là se resserrent, pas à la part de REM de la nuit dernière. Puis regardez le graphique des stades une fois, le dimanche, comme une tendance — c'est à peu près la résolution que la mesure sous-jacente autorise réellement. Et si un chiffre contredit franchement ce que vous ressentez, c'est le chiffre qui est en sursis. Utilisez les chiffres pour corriger le fantasme, pas pour remplacer l'expérience.
Aserinsky est allé regarder son fils plutôt que de faire confiance à l'instrument. Soixante-quinze ans plus tard, c'est toujours le bon geste.
