Atelier-de-Chronobiologie-Clinique-SFRMS-2011

Transcription

ATELIER CHRONOBIOLOGIE EN CLINIQUE 2011
Approches Chronobiologiques
Troubles du Rythme Circadien du Sommeil : Photothérapie & Mélatonine
Le 8 avril 2011
Paris
Hôpital de l’Hôtel Dieu
Table des matières
•
Programme
•
Support pédagogique
Revues en français :
o
Classification internationale des troubles des rythmes circadiens circadiens.
circadiens C Gronfier,
Sommeil-vigilance, 2007 (1 article)
o
Numéro spécial chronobiologie,
chronobio
coordonné par S Royant Parola et C Gronfier. Médecine du
Sommeil, 2009. (4 articles)
rticles)
o
Numéro
uméro spécial travail posté,
posté coordonné par D Léger. Arch Mal Profs Enviro,
Enviro 2009
(9 articles)
Recommandations internationales (en anglais) :
o
Evaluation
valuation and recommendations for circadian sleep disorders.
disorders Sleep, 2007 (3 articles)
o
Light therapy for circadian rhythm sleep disorders and affective disorders. M. Terman, In
Principles and Practice of Sleep Medicine, Kryger (ed), 2005 (1 article)
Lieu de formation :
Ville : PARIS
Adresse : Hôtel Dieu, 1 Place du Parvis Notre Dame, 75004 Paris
PROGRAMME
Groupe de travail Chronobiologie
Dr Bruno Claustrat
Biologiste, Spécialiste de la mélatonine, HCL, Lyon
Dr Claude Gronfier
Neurobiologiste, Spécialiste des rythmes biologiques, Inserm, Lyon
Prof Damien Léger
Clinicien, Spécialiste du sommeil, Hôtel-Dieu, Paris
ATELIER CHRONOBIOLOGIE EN CLINIQUE 2011
Approches Chronobiologiques
Troubles du Rythme Circadien du Sommeil : Photothérapie & Mélatonine
Dr Eric Mullens
Clinicien, Spécialiste du sommeil, département du Tarn
Dr Alain Nicolas
Clinicien, Psychiatre, Spécialiste du sommeil, Hôpital du Vinatier, Lyon
Dr Maria Quera-Salva
Clinicienne, Spécialiste du sommeil, Garches, Paris
Dr Sylvie Royant-Parola
Clinicienne, Psychiatre, Spécialiste du sommeil, Paris
Le 8 avril 2011
Paris
Hôpital de l’Hôtel Dieu
Dr Carmen Schröder
Clinicienne, Psychiatre, Spécialiste du sommeil et des rythmes
biologiques, Strasbourg
Dr Jacques Taillard
Neurobiologiste, Spécialiste des rythmes biologiques, CNRS, Bordeaux
Société Française de Recherche et Médecine du Sommeil :
N° SIRET : 494 968 969 00019
N° SIREN : 494 968 969
APE : 913E
Agrément comme organisme de formation professionnelle :
82 69 09438 69
Organisation :
Formation proposée par le Groupe de Travail SFRMS « Chronobiologie » :
Contact/inscriptions : Cécile Cornibert /chargée de mission SFRMS :
[email protected]
Tél. : 01 43 20 67 96
Fax : 01 48 56 27 87
Programme de la journée de formation
08h00 - 08h30
Ateliers
Accueil des stagiaires, distribution des documents
Aspects théoriques
08h30 - 9h30
9h30-10h00
Les rythmes circadiens : Principes de base, mécanismes
biologiques - Claude Gronfier
Les troubles du rythme circadien du sommeil (ICSD-2)
Avance et retard de phase, libre-cours, irrégulier
- Sylvie Royant-Parola
10h00 - 10h15
Pause Café
10h15-11h00
Rythmes
imposés :
- Damien Léger
Jet
Lag,
Travail
posté
A1
A2
A3
A4
Questionnaires, agenda de sommeil – étude de cas cliniques (1h00)- SRP
Actimétrie – comment, pourquoi et étude de cas cliniques (1h00) - CG
Photothérapie - recommandations et étude de cas cliniques (1h00) - DL
Mélatonine – principes, recommandations et étude de cas cliniques (1h00)
Organisation et fonctionnement des ateliers
o
Les 4 ateliers seront organisés en rotation pour que l’ensemble des
stagiaires puissent être en contact avec l’ensemble des formateurs.
o
Les groupes seront composés de 5 personnes maximum.
o
Pour que tous les stagiaires soient formés sur des bases communes,
une introduction générale aux différentes techniques sera donnée
de 11h00 à 12h00 avant la séparation en groupes.
Tableau de rotation : (ce tableau est donné à titre indicatif, une
évolution peut-être envisagée après définition des groupes en fonction
du niveau initial de chacun)
A1 : Quest. /
Agenda
A2 : Actimétrie
A3 :
Photothérapie
A4 :
Mélatonine
13h00-14h00
G1
G2
G3
G4
14h00-15h00
G2
G3
G4
G1
15h00-16h00
G3
G4
G1
G2
16h00-17h00
G4
G1
G2
G3
Ateliers pratiques
11h00 – 12h00
Introduction des ateliers, équipement, répartition en
groupes
12h00 – 13h00
Déjeuner sur place
13h00 - 15h00
Ateliers de travail en groupes (études de cas)
1er Atelier (A1, A2, A3 ou A4) – 1h00
2ème Atelier ((A1, A2, A3 ou A4) – 1h00
Pause café
13h00 - 15h00
17h00 – 18h00
3ème Atelier (A1, A2, A3 ou A4) – 1h00
4ème Atelier ((A1, A2, A3 ou A4) – 1h00
Discussion générale, évaluation
Evaluation des participants:
Une évaluation des participants sera réalisée à partir de cas cliniques
(patients atteints de troubles du rythme circadien du sommeil ou de
dépression saisonnière) sur la base de l’analyse des questionnaires et des
tracés d’actigraphie des patients.
Evaluation de la Formation:
Un questionnaire d’évaluation de la formation sera remis aux
participants en début de stage, il devra être complété et remis en fin de
formation.
Les troubles du rythme circadien du sommeil
N° 16 - NOVEMBRE 2007
L
a nouvelle classification Internationale
des troubles du sommeil (ICSD-2,
2005) est apparue 15 ans après la 1ère version
et 7 ans après la révision de 1997 (ICSD
1990, révision 1997). La nomenclature
change mais les 6 principaux types
demeurent (1-retard, 2-avance, 3-irrégulier,
4-libre-cours, 5 jet-lag et 6-travail posté).
Trois nouvelles classes remplacent l’ancienne du « Trouble du rythme circadien
du sommeil non spécifié » ; ce sont les
troubles 7 - dus à une condition médicale, 8 - autres et 9 - dus à une drogue ou
une substance. Le nombre de critères
définissant chacun des troubles a été
généralement réduit, la pathophysiologie
a été mise à jour d’après les derniers
travaux publiés dans la littérature et l’aspect
circadien impliqué est mieux défini.
SOMMAIRE
La nouvelle classification est la suivante :
Éditorial . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1
Conséquences de la privation de sommeil
chez les professionnels de santé . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 2
« Cyclic Alternating Pattern » :
physiopathologie, applications et
utilité clinique . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 4
Sommeil paradoxal et plasticité synaptique . . . . . . . . . 7
Genèse des rythmes circadiens dans
le cerveau : ce que la drosophile nous dit . . . . . . . . 11
Les troubles du rythme circadien
du sommeil . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 13
CIRCADIAN-RHYTHM SLEEP DISORDERS
1. Circadian Rhythm Sleep Disorder,
Delayed Sleep Phase Type
(Delayed Sleep Phase Disorder)
Advanced Sleep Phase Type
(Advanced Sleep Phase Disorder)
Irregular Sleep-WakeType (Irregular Sleep-Wake Rhythm)
Free-Running Type (Nonentrained Type)
Jet Lag Type (Jet Lag Disorder)
Shift WorkType (Shift Work Disorder)
7. Circadian Rhythm Sleep Disorder
Due to Medical Condition
8. Other Circadian Rhythm Sleep
Disorder (Circadian Rhythm Disorder,
NOS)
Disorder Due to Drug or Substance
Note : les noms formels des troubles sont
dictés par les versions précédentes du
système International de Classification des
Maladies (ICD) et, pour des raisons de
cohérence avec ce système, ils doivent être
maintenus. Etant donné la lourdeur et
longueur de ces noms, les noms communs
préférés sont donnés entre parenthèse et
sont fréquemment utilisés dans le texte.
Pour un sommeil optimal, les horaires
du sommeil doivent être en accord avec
le rythme circadien de la propension au
sommeil et à la veille. De ce fait, un
trouble du sommeil récurrent ou
chronique peut résulter d’altérations du
système circadien ou d’un mauvais
alignement entre le timing du rythme
circadien de la propension au sommeil
et les environnements sociaux et
physiques de 24 heures. Ces troubles
peuvent apparaître quand l’environnement physique est altéré par
rapport à l’heure circadienne interne ou
quand le système circadien interne est
altéré par rapport à l’environnement
externe. En plus des facteurs physiologiques et environnementaux, des
comportements mal adaptés peuvent
influencer l’allure et la sévérité des
troubles du rythme circadien du sommeil.
Critères Généraux d’un Trouble du
Rythme Circadien du Sommeil :
A. Il existe un profil de perturbation du
sommeil persistant ou récurrent dû
primairement à l’un des points suivants :
i. altération du système circadien
(donneur de temps interne)
ii. mauvais alignement entre le
rythme circadien endogène et les
facteurs exogènes qui affectent
l’heure ou la durée du sommeil
B. La perturbation du sommeil liée au
système circadien conduit à une
insomnie, une somnolence diurne
excessive ou les deux.
C. La perturbation du sommeil est associée à une altération du fonctionnement social, professionnel ou autre.
Tous les troubles décrits dans les sections
suivantes impliquent une difficulté de
sommeil qui intègre chacun des critères cidessus. Les caractéristiques spécifiques qui
définissent chaque type de trouble du rythme
circadien du sommeil sont incluses dans les
critères individuels de diagnostics.
Pour des raisons de place, nous ne donnerons pas ici une traduction littérale de
l’ICSD-2, mais uniquement les nouvelles
définitions et les caractéristiques importantes des différents types de troubles.
1. “Circadian Rhythm Sleep Disorder,
Delayed Sleep Phase Type (Delayed
Sleep Phase Disorder)”
Trouble du Rythme Circadien du
Sommeil, Type Retard de Phase du
Sommeil (Trouble de Retard de
Phase du Sommeil)
Autres noms : syndrome de retard de phase du
sommeil, profil de retard de phase du sommeil.
Prévalence : la prévalence exacte dans la
population générale est inconnue. Le
trouble est plus commun chez les adolescents et les jeunes adultes (7 %-16 %). Il est
estimé que le DSP s’observe dans environ
10 % des patients vus pour insomnie chronique en cliniques de sommeil.
Composante familiale : aucune n’était
connue dans la précédente classification. Il est précisé dans la nouvelle
classification qu’une histoire familiale
positive peut être présente dans environ
40 % des individus avec DSP. Des
polymorphismes du gène horloge hPer3,
de l’arylkylamine N-acetyltransferase,
du HLA (human leukocyte antigene) et
du gène horloge clock pourraient être
associés au retard de phase du sommeil.
Diagnostic différentiel : quelques points à
souligner dans la nouvelle classification :
Le DSP doit être distingué du profil de
sommeil « normal », en particulier chez
l’adolescent et le jeune adulte qui
maintiennent un cycle de sommeil retardé
sans difficulté ou fonctionnement altéré.
Le DSP doit être distingué des autres causes
de difficulté à maintenir le sommeil,
incluant les insomnies « primaires » et
« secondaires ». Dans le DSP, l’initiation du
sommeil et son maintien sont normaux
lorsque le patient a la possibilité de dormir
à ses horaires préférés.
Critères minimum, critères de sévérité
et critères de durée : ils n’existent plus
dans la nouvelle classification.
Critères Diagnostiques
Trouble du Rythme Circadien du Sommeil,
Type Retard de Phase du Sommeil :
Seuls 4 critères sont utilisés (7 dans
l’ancienne classification) :
A. Il existe un retard dans la phase de
l’épisode de sommeil principal par
rapport aux heures souhaitées de
coucher et de réveil ; ceci est mis
en évidence par une plainte chronique ou récurrente d’incapacité à
s’endormir à une heure conventionnelle souhaitée et une incapacité à se réveiller à une heure
souhaitée socialement acceptable.
B. Lorsqu’ils ont la possibilité de
choisir leurs horaires préférés, les
patients présentent un sommeil de
qualité et de durée normales pour
leur âge et maintiennent une phase
d’entraînement (synchronisation)
retardée, mais stable, avec le cycle
veille-sommeil de 24 heures.
International Classification of Sleep Disorders (ICSD-2) - Second Edition, 2005 - Ed. American Academy of Sleep Medicine
(AASM) - Claude Gronfier, Ph.D. - Département de Chronobiologie, Inserm U846, Lyon
Centres agréés . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 16
13
Advanced Sleep Phase Type (Advanced
Sleep Phase Disorder)
Sommeil, Type Avance de Phase du
Sommeil (trouble d’avance de phase du
sommeil)
Autres noms : syndrome d’avance de phase
du sommeil, avance de phase, profil
d’avance de phase du sommeil.
Prévalence : elle était « rare » dans
l’ancienne classification. Il est maintenant
indiqué que la prévalence d’ASP est
d’environ 1 % chez les individus d’âge moyen
et âgés et qu’elle augmente avec l’âge.
Composante familiale : aucune n’était
connue dans la précédente classification. Il
est précisé dans la nouvelle classification
que plusieurs cas familiaux d’ASP ont été
identifiés. Des facteurs génétiques devraient
être suspectés chez les patients les plus
jeunes. Une mutation du gène horloge hPer2
était présente dans une grande famille avec
ASP. D’autres pedigrees ne sont pas porteurs
de cette mutation, suggérant une hétérogénéité génétique.
Type Avance de Phase du Sommeil :
A. Il existe une avance dans la phase de
l’épisode de sommeil principal par
rapport aux heures souhaitées de
coucher et de réveil ; ceci est mis en
évidence par une plainte chronique ou
récurrente d’incapacité à rester éveillé
jusqu'à l’heure souhaitée et une
incapacité à rester endormi jusqu'à une
heure souhaitée et socialement
acceptable.
B. Lorsqu’ils ont la possibilité de choisir
leurs horaires préférés, les patients
présentent un sommeil de qualité et de
durée normales pour leur âge avec une
phase d’entraînement (synchronisation)
avancée, mais stable, avec le cycle
veille-sommeil de 24 heures.
14
C. L’agenda de sommeil ou le suivi
actigraphique sur au moins 7 jours
montrent une avance stable des horaires
de l’épisode habituel de sommeil.
Note : de plus, une avance dans le
timing d’autres rythmes circadiens, tels
que le minimum de la température
corporelle ou le DLMO (dim light melatonin onset), est utile pour confirmer
l’avance de phase.
D. La perturbation du sommeil n’est pas
mieux expliquée par un autre trouble
du sommeil actuel, un trouble médical
ou neurologique, un trouble mental, un
trouble de la consommation de substance.
Diagnostic différentiel : quelques points à
souligner dans la nouvelle classification :
L’ASP doit être distingué du profil de
sommeil « normal », en particulier chez le
sujet âgé qui maintient un cycle de sommeil
avancé sans difficulté ou fonctionnement
altéré (chronotypes matinaux).
L’ASP doit être distingué des autres causes
d’éveil matinal, incluant les insomnies
« primaires » et « secondaires ». Le trouble
dépressif majeur est une cause commune
d’éveil matinal qui doit être considérée. Ces
patients ne manifestent généralement pas de
somnolence de début de soirée qui est
caractéristique de l’ASP.
Critères minimum, critères de sévérité et
critères de durée : ils n’existent plus dans la
nouvelle classification.
Irregular Sleep-Wake Type (Irregular
Sleep-Wake Rhythm)
Sommeil, Type Veille-Sommeil Irrégulier
(Rythme Veille-Sommeil Irrégulier)
Autres noms : sans rythme circadien, rythme
veille-sommeil perturbé dans son ensemble,
rythme circadien de faible amplitude, rythme
veille-sommeil chaotique.
Type Veille-Sommeil Irrégulier
A. Il existe une plainte chronique d’insomnie,
de somnolence excessive ou les deux.
B. L’agenda de sommeil ou le suivi actigraphique sur au moins 7 jours montrent de
multiples épisodes de sommeil irréguliers
au cours d’une période de 24 heures.
C. La durée totale de sommeil par 24 heures
est généralement normale pour l’âge.
trouble de l’utilisation de substance.
Diagnostic différentiel : une analyse précise de l’agenda de sommeil ou de
l’actigraphie montrera de multiples
épisodes de sommeil irréguliers au cours
des 24 heures.
4. Circadian Rhythm Sleep Disorder, FreeRunning Type (Nonentrained Type)
Sommeil, Type Libre-Cours (Type nonentraîné)
Autres noms : syndrome de cycle veillesommeil différent de 24 heures, Syndrome
hypernycthéméral.
Prévalence : de rares cas ont été décrits chez
les individus voyants, mais l’incidence
exacte de ce trouble est inconnue. La
précédente classification faisait état d’une
incidence élevée des troubles du sommeil
chez l’aveugle, avec 40 % des patients
évoquant la nature cyclique de leurs
symptômes. La nouvelle classification
indique que plus de la moitié des aveugles
sont supposés avoir un trouble du rythme
circadien du sommeil de type libre-cours
(type non-entraîné) ; qu’environ 70 % des
aveugles se plaignent de troubles du
sommeil, et que 40 % ont des troubles
cycliques (récurrents).
Type Libre-Cours (Type non-entraîné)
A. Il existe une plainte d’insomnie ou de
somnolence excessive liée à une
synchronisation anormale entre le cycle
lumière-obscurité de 24 heures et le
rythme circadien endogène de la
propension au sommeil et à la veille.
B. L’agenda de sommeil ou le suivi
montrent un profil d’horaires de
sommeil et de veille qui typiquement se
retardent chaque jour avec une période
de plus 24 heures.
Note : l’agenda de sommeil ou le suivi
actigraphique sur plus de 7 jours sont
préférables afin d’identifier clairement
la dérive quotidienne.
C. La perturbation du sommeil n’est pas
trouble de la consommation de
substance.
Jet Lag Type (Jet Lag Disorder)
Sommeil, Type Jet Lag (Trouble du Jet Lag)
Autres noms : syndrome du changement de zone horaire, syndrome du Jet
Lag (décalage horaire).
Facteurs prédisposants et précipitants :
Apparaissent dans la nouvelle classification les notions que la dette de sommeil,
les positions assises prolongées et inconfortables, la qualité et la pression de l’air,
le stress, et une consommation excessive
de caféine et d’alcool peuvent augmenter
la sévérité de l’insomnie et l’altération de
la vigilance et du fonctionnement associés
avec les voyages transméridiens.
Sommeil, Type Jet Lag (Trouble du Jet Lag)
somnolence excessive liée à un
voyage transméridien rapide (jet) à
travers au moins deux zones horaires.
B. Il existe une altération associée du
fonctionnement de veille, une sensation de malaise (mal être), ou des
symptômes somatiques tels qu’un
trouble gastro-intestinal dans les 1-2
jours du voyage.
C. La perturbation du sommeil n’est pas
ou neurologique, un trouble mental,
un trouble de la consommation de
substance.
Shift WorkType (Shift Work Disorder)
Sommeil, Type Travail Posté
(Trouble du Travail Posté)
Autres noms : trouble du travail posté.
Prévalence : la proportion des travailleurs postés dans la population active des
pays industrialisés est passée de 5-8 %
dans la dernière classification à 20 %
dans la nouvelle classification. La prévalence estimée du trouble du travail posté
demeure entre 2-5 %, mais elle pourrait
être sensiblement plus élevée si on
incluait les postes du matin.
Début, évolution et complications : la
nouvelle classification indique que,
puisque le travail posté est souvent
combiné avec de longues heures de
travail, la fatigue peut être un facteur
compliquant. L’adaptation circadienne est
souvent contrecarrée par une exposition à la
lumière au mauvais moment de la journée et
la tendance de la plupart des travailleurs à
reprendre des activités de jour et un sommeil
de nuit durant les week-ends et les vacances.
Sommeil, Type Travail Posté
somnolence excessive associée à des
postes de travail récurrent qui chevauchent les horaires habituels de sommeil.
B. Les symptômes sont associés avec
le travail posté sur une durée d’au
moins un mois.
montrent un système circadien
perturbé et des horaires de sommeil
mal alignés (synchronisés).
Diagnostic différentiel : dans la nouvelle
classification : une frustration croissante, des
attentes négatives et une pauvre hygiène de
sommeil peuvent prédisposer l’individu au
développement d’une insomnie psychophysiologique co-existante. Une consommation de substances et d’alcool ou une
dépendance peuvent résulter d’efforts à
traiter le trouble du sommeil.
7. Circadian Rhythm Sleep Disorder
Due to Medical Condition
Sommeil dû à une Condition Médicale
Autres noms : aucun
Caractéristiques essentielles : le trouble
du rythme circadien du sommeil dû à une
condition médicale est une condition
médicale ou neurologique primaire sousjacente. Selon le trouble neurologique ou
médical sous-jacent, les patients peuvent
présenter une variété de symptômes,
incluant une insomnie et une somnolence excessive. Le profil veille-sommeil
peut aller d’altérations de la phase à des
profils veille-sommeil irréguliers.
Sommeil dû à une condition médicale
A. Il existe une plainte d’insomnie ou
de somnolence excessive liée à
une altération du système circadien ou un mauvais alignement
entre le système circadien et les
facteurs exogènes qui affectent le
timing et la durée du sommeil.
B. Un trouble médical ou neurologique sous-jacent explique de
manière prédominante le trouble
du rythme circadien du sommeil.
montrent un rythme circadien
perturbé ou de faible amplitude.
D. La perturbation du sommeil n’est
pas mieux expliquée par un autre
trouble du sommeil actuel, un
trouble mental, la consommation
de médicament, ou un trouble de
la consommation de substance.
Sous-types Cliniques et pathophysiologiques : plusieurs conditions médicales
et neurologiques ont été associées à des
perturbations des rythmes circadiens :
Démence et Alzheimer (altérations de
la phase du sommeil, diminution de
l’amplitude ou disparition des rythmes
circadiens, sundowning), troubles du
mouvement (plusieurs altérations circadiennes dans la Maladie de Parkinson
et fluctuations motrices selon un
rythme diurne), cécité (les aveugles
avec un trouble de type libre-cours
devraient être codés avec un trouble de
type libre-cours ; les autres troubles de
rythme peuvent être codés ici),
encéphalopathie hépatique (insomnie
et somnolence excessive, et des
troubles de type retard de phase
peuvent être observés chez les patients
atteints de cirrhose).
(Circadian
Rhythm
Disorder
Disorder, NOS)
Autre
Trouble
du
Rythme
Circadien du Sommeil (Trouble du
Rythme Circadien)
Troubles qui 1) satisfont les critères généraux de trouble du rythme circadien du
sommeil tels qu’ils sont définis plus haut ;
2) ne sont pas dus à une drogue ou une
substance, et 3) ne remplissent pas les
critères pour d’autres troubles du rythme
circadien du sommeil classifiés ici.
Disorder Due to Drug or Substance
Autre
Trouble
du
Rythme
Circadien du Sommeil dû à une
Drogue ou une Substance
montrent un retard stable des horaires
de l’épisode habituel de sommeil.
Note : de plus, un retard dans le timing
d’autres rythmes circadiens, tels que le
minimum de la température corporelle
ou le DLMO (dim light melatonin onset),
est utile pour confirmer le retard de phase.
trouble de la consommation de substance.
Troubles qui 1) satisfont les critères
généraux de trouble du rythme circadien
du sommeil tels qu’ils sont définis plus
haut ; 2) sont dus à une drogue ou une
substance, et 3) ne remplissent pas les
critères pour d’autres troubles du rythme
circadien du sommeil classifiés ici.
Une version détaillée de cet article est
disponible sur www.sfrms.org
15
Médecine du sommeil (2009) 6, 31—34
32
J. Taillard
more psychostimulants. The morningness/eveningness questionnaire developed by Horne and
Ostberg is the gold standard but has some limitations (19 items, unadapted to shift workers,
etc.) and must be corrected with age. A brief description of morning and evening types followed
by a self-assessment of the chronotype could be an alternative in sleep clinic.
© 2009 Elsevier Masson SAS. All rights reserved.
FICHE PRATIQUE
Introduction
L’évaluation du chronotype en clinique du sommeil
Clinical evaluation of the chronotype in sleep medicine
J. Taillard
Genpphass—CNRS UMR-5227, groupe hospitalier Pellegrin, CHU de Bordeaux, université de
Bordeaux, 33076 Bordeaux cedex, France
Reçu le 3 janvier 2009 ; accepté le 2 février 2009
Disponible sur Internet le 2 avril 2009
MOTS CLÉS
Chronotype ;
Questionnaire de
matinalité,
vespéralité
KEYWORDS
Chronotype;
Morningness,
eveningness
questionnaire
Résumé L’examen visuel d’un agenda du sommeil permet de diagnostiquer les troubles du
rythme circadien du sommeil (TRCS) et de visualiser une mauvaise hygiène du sommeil ou
un syndrome d’insuffisance du sommeil. Les questionnaires de chronotypes, qui permettent
d’identifier les sujets du matin ou du soir, présentent un intérêt indéniable en clinique du
sommeil mais ne peuvent pas être utilisés pour confirmer un TRCS. L’estimation du chronotype
permet d’expliquer les horaires de sommeil et leur stabilité, la durée du sommeil, les besoins de
sommeil, la qualité du sommeil, la somnolence matinale, l’adaptation au travail posté, etc. De
plus, les sujets du soir sont confrontés à une privation chronique de sommeil les jours de travail
qu’ils compensent en allongeant la durée du sommeil les jours de repos et en consommant
des substances éveillantes. Le questionnaire de matinalité et vespéralité de Horne et Ostberg
serait le questionnaire de référence, mais celui-ci présente certaines limites (19 items, non
adapté aux sujets travaillant en poste ou de nuit, etc.) et doit prendre en compte l’âge des
sujets. En revanche, le fait de présenter les caractéristiques des sujets du matin et du soir et
de demander ensuite au sujet d’estimer son chronotype serait une alternative en clinique du
sommeil.
© 2009 Elsevier Masson SAS. Tous droits réservés.
Summary Sleep logs are recommended as a method in the assessment of patients with
circadian rhythm sleep disorders (CRSD). This tool can evaluate bad sleep hygiene and insufficient sleep syndrome. Chronotype questionnaires developed to assess morning and evening
preferences cannot be used as an assessment of CRSD. However, chronotype is an important
predictor of sleep timings, sleep stability, sleep duration, sleep need, sleep quality, morning
sleepiness, and adaptability to shift work, etc. Evening types built up a sleep debt during the
week for which they compensate on free days by lengthening their sleep and by consuming
Adresse e-mail : [email protected].
1769-4493/$ — see front matter © 2009 Elsevier Masson SAS. Tous droits réservés.
doi:10.1016/j.msom.2009.02.003
L’estimation du chronotype (sujet du matin, sujet du
soir) par questionnaire va fournir des informations sur
les caractéristiques circadienne et homéostatique du cycle
veille/sommeil d’un patient. Ces informations vont permettre au clinicien de mieux appréhender les besoins
de sommeil du patient, les troubles du sommeil liés aux
chronotypes extrêmes. Elles vont éclairer les données obtenues sur l’hygiène du cycle veille/sommeil, l’addiction aux
substances éveillantes, ainsi que sur la comorbidité ressentie, en particulier l’humeur. Elles permettront de mieux
déterminer l’heure de début de la luminothérapie, si un
traitement est mis en place. Cependant, l’estimation du
chronotype par questionnaire n’est pas recommandée par
l’American Academy of Sleep Medecine (AASM) pour diagnostiquer les troubles du rythme circadiens du sommeil
(TRCS) ou estimer l’adaptation à des horaires anormaux.
Dans le cadre de la prise en charge diagnostique et thérapeutique des TRCS, l’AASM en 2007 recommande l’agenda
du sommeil. C’est l’outil de référence pour le diagnostic
du syndrome d’avance de phase, du syndrome de retard
de phase, du syndrome hypernycthéméral (libre-cours), du
rythme veille-sommeil irrégulier et du trouble du sommeil
lié au travail posté [1—3]. L’actigraphie est recommandée
pour apprécier l’effet du traitement.
L’objectif de ce travail est de présenter certains questionnaires de matinalité/vespéralité dont l’utilisation en
clinique du sommeil permet d’accéder rapidement au
chronotype du patient sans avoir à analyser un agenda
de sommeil nécessairement établi sur une période assez
longue.
Rappel des données de l’agenda du
sommeil
L’agenda du sommeil est un outil simple, peu coûteux
est très puissant qui permet de diagnostiquer les TRCS à
l’exception des troubles du décalage horaire.
Une analyse visuelle de l’agenda permet de déterminer simplement l’organisation (horaires, durée, etc.) du
sommeil jour après jour. Pour cela, le sujet doit consigner
l’heure de coucher, l’heure d’extinction des lumières, les
périodes de sommeil nocturne, l’heure de réveil matinal,
l’heure de lever, les périodes de sommeil diurne (sieste). La
durée de l’agenda doit se faire au moins sur trois semaines
pour avoir une bonne évaluation des horaires du sommeil
pendant les jours de travail et de repos.
Une analyse quantitative du sommeil peut être effectuée, mais elle impose une bonne compliance du sujet et
surtout une bonne perception de son sommeil.
Dans le syndrome de retard de phase, l’heure
d’endormissement est tardive (2—6 heures) de même que
l’heure de lever (10—14 heures). Dans le syndrome d’avance
de phase, les heures de coucher (souvent avant 20 heures)
et de lever (avant quatre heures) sont très précoces.
Dans ces deux syndromes l’endormissement, même s’il est
décalé, doit être rapide et le sommeil stable. Dans le syndrome hypernycthéméral, les heures de coucher et de lever
se décalent progressivement d’un jour à l’autre. Dans le
rythme veille-sommeil irrégulier, on note de nombreuses
siestes diurnes et un sommeil entrecoupé de longs éveils.
L’agenda de sommeil permet aussi de confirmer une mauvaise hygiène de sommeil (heures de coucher et de lever
irrégulières) et un syndrome d’insuffisance de sommeil (une
dette de sommeil pendant les jours de travail compensée
par un allongement considérable de la durée du sommeil
pendant les jours de repos).
Questionnaire de chronotype
Description des chronotypes
Même si l’estimation du chronotype (sujet du matin, sujet
du soir) ne permet pas de porter un diagnostic de TRCS, elle
donne des informations très utiles dans la pratique clinique
en médecine du sommeil.
Ainsi les sujets du matin sont fatigués le soir, se couchent
et se lèvent tôt, se réveillent en forme et alerte et trouvent
qu’il est difficile de rester éveillé la nuit. Les sujets du soir
ont leurs performances au maximum le soir, se couchent
et se lèvent relativement tard, se réveillent fatigués et
trouvent qu’il est difficile de rester éveillé le matin. Les
chronotypes seraient associés à plusieurs polymorphismes
au niveau de gènes impliqués dans l’horlogerie circadienne
(Clock et Per3) [4,5]. Il est donc relativement acceptable
de penser que les préférences d’horaires du sommeil soient
sous contrôle génétique. L’estimation du chronotype évolue
au cours de l’âge : les enfants sont généralement du matin,
progressivement ils deviennent du soir pour atteindre un
maximum de vespéralité autour de l’âge de 20 ans et ensuite
progressivement, ils redeviennent du matin avec l’âge [6].
Dans une population d’adultes (17—80 ans), on observe 40 %
de sujets du matin et 11 % de sujets du soir [7]. Après correction de l’effet de l’âge sur le chronotype, on observe 25 % de
sujets du matin et 26 % de sujets du soir dans une population
âgée de 30 à 49 ans [8] ; et 28 % de sujets, du matin et 20 %
de sujet, du soir dans une population de 44 à 58 ans [9].
La phase circadienne de nombreuses variables comportementales et physiologiques apparaît en moyenne deux
heures plus tôt chez les sujets du matin comparativement
aux sujets du soir [10—13].
L’évaluation du chronotype en clinique du sommeil
La régulation homéostatique du sommeil serait aussi différente en fonction du chronotype. Les sujets du matin
accumuleraient plus rapidement la pression homéostatique
pendant l’éveil et la dissiperaient plus rapidement au cours
du sommeil que les sujets du soir [13,14]. De plus, les sujets
du soir exprimeraient des besoins de sommeil plus grands
que les sujets du matin [7,9].
Les durées de sommeil et les heures de lever et de coucher sont beaucoup plus stables chez les sujets du matin que
chez les sujets du soir [7,15]. Ainsi, les sujets du matin présenteraient une rigidité du sommeil et des habitudes de vie,
tandis que les sujets du soir présenteraient une flexibilité
du sommeil et des habitudes de vie [10]. Cette mauvaise
hygiène du sommeil, additionnée à des besoins plus grands
et des horaires préférentiels de sommeil différents de ceux
imposés par notre société, font que les sujets du soir se
trouvent en dette de sommeil pendant les jours de travail
et tentent de compenser cette dette de sommeil en allongeant leur durée de sommeil pendant les jours de repos
[7,9,16]. Cela peut expliquer pourquoi les sujets du soir ont
un plus grand penchant pour la consommation de substances
éveillantes [7,17]. Les sujets du soir auraient aussi une plus
grande facilité à s’adapter au travail de nuit ou posté [18].
Concernant les traits psychologiques, il ressort de différentes études que les sujets du soir ont tendance à être des
personnes extraverties, impulsives, neurotiques et avides de
sensations [19,20].
Nous avons aussi montré que le chronotype est lié à
des plaintes du sommeil spécifiques, la tendance à être
du matin serait liée à des difficultés de maintien de sommeil et l’impossibilité de se rendormir dans le petit matin,
et la tendance à être du soir serait liée à des difficultés d’endormissement et une somnolence matinale [21,22].
La tendance à être du soir serait aussi liée au trouble de
l’humeur [22].
Le questionnaire de Horne et Osberg
Le questionnaire de matinalité/vespéralité élaboré par
Horne et Ostberg [23] est actuellement le plus utilisé pour
estimer le chronotype chez l’adulte et c’est celui proposé
par l’AASM. Il est composé de 19 questions portant sur les
préférences de vie (activité, cycle veille/sommeil, repas) et
l’état de fatigue et somnolence à certain moment de la journée. Ce questionnaire et son interprétation sont disponibles
en français sur le site www.cet.org.
Les propriétés psychométriques de ce questionnaire sont
bonnes [24]. En revanche, ce questionnaire n’est pas adapté
aux personnes qui travaillent suivant des horaires inhabituels.
Le score total du questionnaire peut varier entre 16
et 86. Un score inférieur à 42 identifie les sujets du soir
et un score supérieur à 58 identifie les sujets du matin.
Les deux chronotypes extrêmes sont identifiés lorsque le
score est inférieur à 31 (sujet nettement du soir) et
supérieur à 69 (sujet nettement du matin). Comme ce
questionnaire est très sensible à l’âge nous avons proposé une classification adaptée aux sujets matures (de
44 à 58 ans : un score inférieur à 53 identifie les
sujets du soir et un score supérieur à 64 identifie les
sujets du matin). Les deux chronotypes extrêmes sont
identifiés lorsque le score est inférieur à 47 (sujet net-
33
tement du soir) et supérieur à 69 (sujet nettement du
matin).
Terman et Terman [25] proposent des horaires de luminothérapie adaptés en fonction du score du questionnaire.
Ces horaires adaptés sont proposés sur le site www.cet.org.
Toutefois, ces recommandations ne prennent pas en compte
l’âge des sujets.
Le questionnaire de chronotype de Munich
MISE AU POINT
Un autre questionnaire décrit par l’AASM est le questionnaire de chronotype de Munich développé par Roenneberg
et al. [16].
Ce questionnaire est beaucoup plus facile à utiliser que le
questionnaire de Horne et Ostberg. Les sujets doivent donner l’heure à laquelle ils se couchent, l’heure à laquelle ils
s’endorment, l’heure à laquelle ils se réveillent et l’heure à
laquelle ils se lèvent pendant les jours de travail et les jours
de repos. Ils notent aussi la perception de leur chronotype
sur une échelle de 0 (type matinal extrême) à 6 (type tardif
extrême).
Ce questionnaire permet de déterminer le chronotype sur
la base de la localisation du milieu du sommeil (exprimé
en heures : minutes calculé entre l’endormissement et le
réveil). Le milieu du sommeil calculé pendant les jours
de repos permettrait de déterminer le chronotype. Actuellement, une formule permet de calculer le milieu du
sommeil corrigé en fonction de l’éventuelle dette de sommeil occasionnée par le travail (MSFSc) et de déterminer le
chronotype. Ainsi :
MSFSc = MSF — 0,5 × (SLDF — SLD) où SLD = (5 × SLDW
+ 5× SLDF)/7.
MSW : milieu du sommeil pendant les jours de travail ;
MSF : milieu du sommeil pendant les jours de repos ; SLDW :
durée du sommeil pendant les jours de travail ; SLDF :
durée du sommeil pendant les jours de repos ; SLD : durée
moyenne de sommeil.
Les sujets du matin ont un MSFSc inférieur ou égal
à 2,17 et les sujets du soir ont un MSFSc supérieur à
7,25.
Ce questionnaire a été largement utilisé (plus de
55 000 personnes âgées de 10 à 90 ans) et pourrait être une
alternative à tous les questionnaires permettant d’estimer
le chronotype, mais il semble que l’auteur fasse évoluer
au fil du temps le calcul du score (milieu du sommeil
pendant les jours de repos, ensuite milieu du sommeil
en fonction des besoins de sommeil et, pour terminer,
milieu du sommeil en fonction de la dette de sommeil, etc.). De plus, ce questionnaire est aussi sensible
à l’âge et au sexe. Ce questionnaire n’est pas non plus
adapté aux personnes qui travaillent suivant des horaires
inhabituels.
Ce questionnaire permet de calculer le jet-lag social (jetlag social = MSF—MSW). Si la valeur absolue est supérieure à
deux, il existe un jet-lag social qui va entraîner une prise
importante de stimulant et pouvant conduire à des troubles
de l’humeur.
Toutefois, Roenneberg et al. [26] montrent qu’on obtient
le même résultat que celui obtenu aux 19 questions du questionnaire de Hörne et Ostberg en interrogeant les sujets sur
leur perception sur une échelle de 0 (type matinal extrême)
Mélatonine et troubles du rythme veille-sommeil
Melatonin and sleep-wake rhythm disturbances
B. Claustrat
Service d’hormonologie, centre de médecine nucléaire, groupement hospitalier Est,
59, boulevard Pinel, 69677 Bron, France
MOTS CLÉS
Mélatonine ;
Rythme circadien ;
Veille-sommeil ;
Insomnie
KEYWORDS
Melatonin;
Circadian rhythm;
Sleep-wake;
Insomnia
Résumé La mélatonine, hormone produite par la glande pinéale, est sécrétée préférentiellement pendant la nuit avec un pic situé vers 03 h 00 du matin. Ce rythme endogène est généré
par les noyaux suprachiasmatiques de l’hypothalamus et entraîné par l’alternance jour/nuit.
La lumière artificielle selon les conditions d’administration supprime ou décale la sécrétion
de mélatonine. Le rôle de la mélatonine est celui d’un synchroniseur endogène des rythmes
circadiens, des rythmes de température et de veille-sommeil en particulier. L’administration
de mélatonine est capable d’influencer son rythme endogène selon une courbe de réponse de
phase. Cette donnée constitue la base physiologique du traitement des dysrythmies (syndrome
de franchissement rapide des fuseaux horaires, syndrome de retard de phase, désynchronisation
chez les aveugles). L’intérêt de la mélatonine dans le traitement de l’insomnie, en particulier
liée au vieillissement, vient d’être relancé avec la mise sur le marché d’une préparation à
libération prolongée.
Summary Melatonin, a methoxyindole hormone secreted by the pineal gland, is synthesized at night under normal environmental conditions. The endogenous rhythm of secretion is
generated by the suprachiasmatic nuclei and entrained to the light/dark cycle. Light is also
able to suppress melatonin production according to the light schedule. Melatonin plays the
role of an endogenous synchroniser, able to stabilize or to reinforce the rhythms such as core
temperature and sleep-wake cycles. Exogenous melatonin is able to influence the endogenous
secretion of the hormone according to a phase response curve. There are practical implications
for this property in situations where biological rhythms are disturbed (jet-lag, delayed sleep
phase syndrome, blind people, insomnia in elderly people). The recent development of an oral
Adresse e-mail : [email protected].
doi:10.1016/j.msom.2009.02.001
13
14
B. Claustrat
controlled-release melatonin preparation has reopened the interest of this compound in the
treatment of insomnia, especially related to aging.
Introduction
La mélatonine, hormone sécrétée essentiellement par la
glande pinéale, n’est pas une substance de découverte
récente, puisqu’elle a été identifiée dès 1958 [1]. Ce
composé lipophile de structure indolique qui dérive de la
sérotonine après deux étapes de transformation biochimique
a pour rôle de renseigner l’organisme sur la position de
l’alternance jour/nuit, afin de mettre en phase celui-ci
avec l’environnement. Le message hormonal qui s’ajuste sur
la durée de la période d’obscurité est traduit à l’échelle
des 24 heures et de l’année. Ainsi, la mélatonine participe à la régulation de phénomènes rythmiques, journaliers
et saisonniers. Cependant chez l’Homme, son rôle dans le
contrôle de phénomènes saisonniers reste difficile à cerner,
en particulier sous nos latitudes. Les données développées
dans cet article concernent uniquement les interactions de
la mélatonine avec les rythmes circadiens. La sécrétion
étant positionnée de façon stable pendant la nuit, il était
tentant et légitime de vouloir attribuer à cette neurohormone les propriétés d’un hypnotique naturel dès le début
de l’aventure scientifique. Après des années de résultats
inconstants, la question est relancée avec la mise sur le
marché d’une préparation à libération prolongée.
Aspects physiologiques
Le rythme nycthéméral de mélatonine
Le profil journalier et le métabolisme de la
mélatonine
En l’absence d’un stockage intraépiphysaire, la mélatonine
est directement libérée dans le sang après sa synthèse. Le
profil plasmatique de mélatonine représente fidèlement la
sécrétion hormonale. Celle-ci se situe préférentiellement
pendant la nuit, s’étalant sur environ dix heures ; la concentration maximum est atteinte en moyenne vers 03 h 00 à
04 h 00 du matin, mais cette position varie selon le chronotype, alors que les taux diurnes sont indétectables ou très
faibles. Si une périodicité de prélèvement d’une heure est
suffisante pour évaluer fidèlement la sécrétion, la mise en
évidence d’épisodes sécrétoires nécessite un échantillonnage plus fréquent (Fig. 1) [2].
Le message mélatonine présente une grande hétérogénéité d’un sujet à l’autre, alors qu’il est très reproductible
chez un même sujet d’un jour à l’autre. Chez certains individus (5 % environ), la sécrétion peut être très
discrète ou même exceptionnellement absente, sans conséquence évidente sur la qualité du sommeil ou les capacités
d’adaptation à une perturbation des rythmes. La sécrétion
s’amortit progressivement avec l’âge, avec une tendance à
l’avance de phase, ou une disparition totale chez le vieillard
[3]. Le résultat contradictoire (amplitude conservée),
obtenu dans des conditions de constante routine par le
groupe de Czeisler, va à l’encontre des données générales
rapportées au cours du vieillissement pour la plupart des
rythmes chez les mammifères [4].
La mélatonine franchit la barrière hématoencéphalique
sang à tissu nerveux en particulier. Des récepteurs à la
mélatonine sont présents au niveau du système nerveux
central. Une petite fraction de la mélatonine est transformée en dérivés de la kynurénine dont le rôle physiologique
est encore imprécis, vraisemblablement en relation avec
l’excitabilité neuronale. La plus grande partie de la mélatonine est oxydée en 6-hydroxymélatonine par le cytochrome
hépatique CYP1A2 ou déméthylée par le CYP2C19. Le
produit de sulfatation de la 6-hydroxymélatonine ou 6sulfatoxymélatonine (aMT6S) constitue le catabolite majeur
éliminé dans les urines [5]. Le dosage urinaire de l’aMT6S
sur diurèse fractionnée (par tranche de 3 ou 4 heures) ou
le dosage de la mélatonine salivaire constitue une approche
non invasive pour évaluer la sécrétion de mélatonine [6].
Cependant, les recueils de ces échantillons biologiques
nécessitent de réveiller les sujets.
Le système de régulation de la sécrétion de
mélatonine
Horloge interne
Une horloge interne située dans les noyaux suprachiasmatiques (NSC) contrôle le rythme de mélatonine, comme
l’ensemble des rythmes circadiens (veille/sommeil, température, cortisol, comportement alimentaire, etc.). Le
fonctionnement autoentretenu de l’horloge circadienne
repose sur des mécanismes impliquant des gènes (Clock,
Bmal, Per, Cry, etc.) et leurs produits dont certains forment
une boucle de rétroaction négative [7]. La sortie du système est représentée par les variations circadiennes de la
vasopressine qui constitue le neuromédiateur princeps des
NSC. Une combinaison de polymorphismes portant sur les
gènes horloges module le chronotype. Un allèle court du
gène Per3 est associé préférentiellement au syndrome de
retard de phase [8]. Une mutation du gène Per2, conduisant à une modification de la phosphorylation de la protéine
de régulation PER2 et par conséquent son turn-over, a été
mise en évidence chez une famille présentant un syndrome
d’avance de phase [9].
La voie principale de régulation de la sécrétion de
mélatonine est polysynaptique, empruntant initialement
le système nerveux central jusqu’à la moelle thoracique
supérieure, puis le système sympathique. Les noyaux paraventriculaires de l’hypothalamus constituent une structure
de régulation intermédiaire importante, impliquant une
balance glutamate/gaba dans la genèse de la sécrétion
[10]. Le contrôle terminal épiphysaire est assuré par des
fibres noradrénergiques issues des ganglions cervicaux supérieurs [11]. Il existe un contrôle parasympathique de
moindre importance et un contrôle central à partir de
l’habenula encore mal connu. De très nombreux neuromédiateurs sont impliqués dans le contrôle de l’activité
Figure 1. Le profil plasmatique de mélatonine est très hétérogène d’un individu à un autre (S1, S2, S3), mais très reproductible chez un
même individu (S1a, b, S2a, b, S3a, b). Les flèches indiquent les pics significatifs.
épiphysaire mais leur rôle contribue seulement à moduler
la transmission noradrénergique. Il existe une boucle de
rétrocontrôle, n’obéissant pas aux lois classiques de la physiologie endocrinienne par l’intermédiaire de la mélatonine
qui module l’activité électrique et métabolique des NSC par
l’intermédiaire de récepteurs spécifiques [12].
L’alternance lumière/obscurité (ou jour/nuit)
L’alternance lumière/obscurité (ou jour/nuit) constitue le
synchroniseur majeur du système, par l’intermédiaire des
voies d’entraînement photiques. En présence de lumière,
l’hyperpolarisation sur la voie rétinohypothalamique inhibe
la transmission noradrénergique. Au contraire, celle-ci est
activée à l’approche de la nuit et la synthèse de mélatonine est stimulée par suite de l’augmentation de la
synthèse de la N-acetyltransférase, enzyme-clé qui catalyse
l’avant-dernière étape de la biosynthèse de la mélatonine. L’hormone est libérée passivement à partir du
pinéalocyte dans le sang veineux et module l’activité
cérébrale après passage de la barrière hématoencéphalique [13]. Cet effet synchroniseur de la lumière peut
être objectivé par l’administration de lumière artificielle.
Lorsque l’éclairement est administré le soir, un retard de
phase est obtenu (Fig. 2b). À l’inverse, une avance de
phase est observée après administration de la plage lumineuse tôt le matin (Fig. 2c). L’administration simultanée
de plages lumineuses vespérale et matinale peut conduire à
un rétrécissement de la sécrétion de mélatonine (Fig. 2d).
Les modifications de la photopériode naturelle au cours
des saisons peuvent-elles se répercuter sur la sécrétion de
mélatonine ? Les résultats à ce sujet sont assez divergents,
en particulier parce que l’éclairage artificiel peut exercer un effet de masque1 sur le phénomène. Une variation
1 « L’effet de masquage est le résultat de l’influence d’un stimulus externe sur un paramètre biologique, sans relation avec sa
variation rythmique. Par exemple, l’activité physique, à n’importe
quelle heure de la journée, induit une augmentation ponctuelle de
la température qui se superpose au rythme circadien. Manger, dormir ou changer de posture « brouillent » le rythme de température,
témoin de l’activité de l’horloge circadienne. L’enregistrement en
« constante routine » permet de « démasquer » la composante endogène des rythmes en éliminant ou en répartissant régulièrement sur
les 24 heures les réponses physiologiques aux stimuli environnementaux ou comportementaux.
15
sensibilité spectrale, la lumière bleue (autour de 480 nm)
étant la plus active alors que la lumière rouge est sans effet
[16]. Il est dose-dépendant et perceptible avec un éclairage de niveau domestique (environ 200 lux), à condition que
l’individu y soit directement soumis. Lorsque l’éclairement
est administré plusieurs nuits consécutives, la sécrétion de
mélatonine échappe à cet effet inhibiteur et se décale progressivement vers le matin (retard de phase).
Chez certains aveugles, en l’absence totale de perception de la lumière, le rythme de mélatonine est en
libre-cours, avec une période légèrement supérieure à
24 heures. Cependant, l’effet inhibiteur de la lumière est
conservé chez quelques cas [17]. Toute perturbation à un
niveau quelconque de l’axe de régulation entraîne de façon
non spécifique une altération de la sécrétion de la mélatonine, phénomène observé en particulier dans les lésions
cervicales où le rythme de mélatonine est aboli et certaines sympathalgies ou dysautonomies [17] ; dans l’algie
vasculaire de la face, une avance de phase de la sécrétion associée à une diminution de l’amplitude a été décrite
[18]. La sécrétion de mélatonine des migraineux présente
une hypersensibilité à la lumière [19]. Dans les dysautonomies, diabétiques, l’amplitude du rythme de mélatonine est
diminuée [20].
Le rythme de mélatonine, un marqueur fidèle de
l’horloge circadienne
Figure 2. Effets de la lumière artificielle
sur le profil plasmatique de mélatonine. Lorsque la lumière est administrée une
.
seule fois pendant la nuit, la sécrétion est inhibée (a)
Après administration répétée dans les mêmes conditions, la sécrétion se décale progressivement sur le matin (retard de phase,
). Le profil plasmatique est retardé (b), avancé (c) ou
rétréci (d) selon l’heure d’administration de la plage lumineuse
(soir, b ; matin, c ; soir plus matin, d).
saisonnière est difficile à observer sous nos latitudes,
d’autant que les changements d’heure légale au printemps
et en automne interfèrent dans les résultats. À une latitude
élevée (Finlande), il a été observé chez la femme un élargissement de deux heures du pic sécrétoire de mélatonine en
hiver par rapport à la période estivale associé à une réduction du taux des stéroïdes sexuels et une modification du
cycle ovarien [14]. L’effet bénéfique de la lumière dans la
dépression saisonnière ne trouve pas d’explication dans une
modification de la sécrétion de mélatonine, au moins sous
nos latitudes.
Effet inhibiteur de la lumière
La lumière peut aussi exercer un effet inhibiteur sur la sécrétion de mélatonine, selon l’heure d’administration de la
plage lumineuse, à condition d’administrer un éclairement
suffisant et prolongé à un horaire optimum (2500 lux entre
02 h 00 et 04 h 00 du matin) (Fig. 2a). Ce résultat obtenu par
Lewy et al. [15] dès 1980 est important car il montre pour la
première fois l’influence de la lumière sur les rythmes biologiques chez l’Homme. Cet effet inhibiteur présente une
Il existe une très bonne corrélation entre le score de la
réponse au questionnaire de Horne et Ostberg et la phase
du rythme de mélatonine, en particulier avec le début
de l’ascension nocturne (melatonin onset). De plus, une
relation étroite entre le pic de mélatonine plasmatique et
le minimum de température est observée. Cette relation
de phase est conservée dans les conditions de constante
routine. Lorsqu’une plage lumineuse est administrée au voisinage du nadir de température, les décalages des rythmes
de mélatonine et de température vont dans le même sens et
sont équivalents, suggérant un contrôle commun de ces deux
rythmes par une même horloge. Cependant, au contraire du
rythme de température, le rythme de mélatonine est peu
sensible aux effets de masquage1 , hormis celui exercé par
la lumière. Pour éliminer ce phénomène, Lewy et al. préconisent d’enregistrer comme marqueur de phase de l’horloge
circadienne le début du profil de mélatonine sous lumière
faible, inférieure à 50 lux (dim light melatonin onset, DLMO)
[21].
La mélatonine, un synchroniseur endogène
chez l’Homme
Le rôle physiologique de la mélatonine est difficile à étudier chez l’Homme. Si la mélatonine répond à la définition
d’une hormone, le modèle de déficit hormonal corrigé par
un apport exogène, classique en endocrinologie, n’existe
pas dans l’espèce humaine. En effet, les patients dont le
rythme de mélatonine est aboli après exérèse d’un pinéalome ne constituent pas un modèle pur de déficit hormonal
en raison des séquelles consécutives à la chirurgie et/ou de
la radiothérapie, en particulier sur les structures nerveuses
adjacentes. En outre, l’étude des effets sur le sommeil de
la suppression de mélatonine par la lumière est impossible à
16
Figure 3.
B. Claustrat
La mélatonine, un synchroniseur endogène.
réaliser, puisque l’administration de lumière nécessite de
réveiller les sujets (!) et les ␤-bloquants possèdent une
action propre sur le sommeil. Enfin, des antagonistes spécifiques des différents types de récepteurs à la mélatonine
ne sont pas encore disponibles pour des études cliniques.
La sécrétion de mélatonine se positionne en fonction de
l’alternance jour/nuit tout en montrant une relative inertie
à l’égard de celle-ci. L’idée générale est que la mélatonine
constitue un synchroniseur endogène capable de stabiliser
les rythmes circadiens, de les renforcer ou de maintenir leur
relation de phase (Fig. 3) [22,23]. Ce rôle de synchroniseur
endogène s’affirme progressivement dans la régulation de la
plupart des grandes fonctions physiologiques, immunité ou
régulation de la pression sanguine par exemple.
L’effet sur le rythme de température répond à cette
idée, puisque la sécrétion de mélatonine contribue à renforcer la baisse nocturne de la température, facilitant ainsi
l’installation du sommeil [24]. Ce résultat est vraisemblablement la conséquence d’une vasodilatation liée à l’activation
de récepteurs vasculaires centraux (polygone de Willis,
hypothalamus) et/ou périphériques. Les arguments avancés
à propos de l’effet sur les rythmes de cortisol et veillesommeil sont plus indirects. Ainsi, les rythmes de cortisol
et de mélatonine conservent une étroite relation de phase
dans les conditions de libre-cours ou après décalage horaire.
De plus, un effet modulateur direct de la mélatonine sur la
sécrétion de cortisol est à considérer [25].
Il existe une relation entre le rythme veille/sommeil et
la durée de la sécrétion de mélatonine ou sa position. Les
longs dormeurs présentent un allongement de la durée de
sécrétion de mélatonine et leur température nocturne reste
abaissée plus longtemps [26]. Plusieurs études montrent
que, lorsque la sécrétion de mélatonine est décalée vers
le matin sous l’effet d’un éclairement nocturne intense et
répété, le sommeil diurne de récupération présente une
architecture plus physiologique s’il est synchrone de la
sécrétion de mélatonine. Dans le même temps, la vigilance
nocturne est améliorée [27].
Aspects pharmacologiques
Les récepteurs à la mélatonine
Deux sous-types de récepteurs (MT1 et MT2), couplés aux
protéines G, ont été clonés et caractérisés chez les mammifères. Un troisième site de liaison appelé MT3 a été
caractérisé comme une enzyme quinone réductase 2. Cette
enzyme participe à la protection contre le stress oxydatif.
La mélatonine a aussi été décrite comme un ligand pour
le récepteur orphelin relié aux rétinoïdes (RZR/ROR␣). Ces
données déjà anciennes n’ont pas été confirmées par des
travaux récents. Enfin, la mélatonine interagit avec des protéines intracellulaires telles que la tubuline, la calréticuline
et la calmoduline (dont la liaison au Ca2+ est antagonisée par
la mélatonine).
La distribution des récepteurs MT1 et MT2 est ubiquitaire
et varie selon les espèces. Les données chez l’Homme n’ont
fait l’objet que de quelques publications [28]. Les récepteurs MT1 et MT2 sont exprimés seuls ou isolement dans
différents tissus, en particulier dans le système nerveux
central. Le récepteur MT1 présente une affinité supérieure
à celle de MT2. Dans l’hypothalamus, ces récepteurs sont
présents dans les noyaux paraventriculaires où ils sont colocalisés avec les neurones à CRF et les NSC. Il est à noter que
chez l’Homme seuls sont présents à ce niveau les récepteurs MT1 dont l’activation contribue à diminuer l’activité
électrique neuronale, alors que l’activation des récepteurs
MT2 présents chez le rat modifient la phase du rythme
de cette activité. Les récepteurs MT1 et MT2 sont aussi
présents dans l’hippocampe, le cervelet où ils modulent
l’activité des interneurones gabaergiques et les synapses
glutamatergiques. Les récepteurs MT1 sont présents dans
les structures dopaminergiques centrales (i.e., substantia
nigra, putamen, cortex préfrontal, amygdale, hippocampe).
Les deux types de récepteurs sont exprimés dans différents
types cellulaires de la rétine (cellules horizontales, amacrines, ganglionnaires et segment intérieur des bâtonnets),
suggérant que cette structure est une cible pour l’action
de la mélatonine. Ces récepteurs sont aussi mis en évidence sur les neurones à dopamine. La dopamine et la
mélatonine exercent une inhibition réciproque sur leur synthèse, variable selon le moment de la journée, la mélatonine
facilitant l’adaptation aux faibles intensités lumineuses.
Dans la maladie d’Alzheimer, l’expression des récepteurs
est en général diminuée, en particulier pour les récepteurs
MT1 dans les NSC, le cortex, l’hippocampe et la rétine.
L’augmentation isolée de l’expression des récepteurs MT2
pourrait correspondre à un phénomène compensatoire lié à
la diminution de l’expression des récepteurs MT1.
La régulation de ces récepteurs est complexe. Le niveau
d’expression des ARNm varie sur une base circadienne
et est influencé chez l’animal par le niveau de mélatonine circulante qui peut être modifié par pinéalectomie
ou par administration de lumière. Pour d’autres auteurs,
l’expression maximum de ces récepteurs qui coïncide avec le
pic de mélatonine endogène suggère une absence de désensibilisation lors d’un traitement prolongé. La conservation
de l’effet d’entraînement par administration chronique de
mélatonine chez l’aveugle est un argument supplémentaire.
Pharmacocinétique
L’administration per os de mélatonine à libération immédiate au volontaire sain conduit à des profils plasmatiques
très hétérogènes. Il peut subsister une concentration résiduelle de mélatonine significative sur plusieurs heures,
malgré un taux de renouvellement très rapide (Fig. 4).
L’administration d’une dose aussi faible qu’un milligramme
conduit à des taux supraphysiologiques. La phase métabolique très courte (demi-vie de 20 à 40 minutes) est
la conséquence partielle d’un effet de premier passage
hépatique intense, qui contribue de plus à des profils hétérogènes. Les données physiologiques et cinétiques ont conduit
à la mise au point de préparations à libération contrôlée,
17
18
qui ne permettent pas cependant d’éviter l’effet de premier passage hépatique puisqu’il s’agit de formes orales.
Ces préparations génèrent un pic sanguin plus faible avec
des concentrations significatives sur une durée prolongée.
Leur utilisation doit être privilégiée lorsque la sécrétion
endogène est diminuée.
Effet chronobiotique
Notion clé pour comprendre les potentialités thérapeutiques
dans les troubles circadiens, l’administration de mélatonine
modifie la sécrétion endogène selon une courbe de réponse
de phase (PRC, cf. article de Claude Gronfier dans ce numéro
[67]) et non selon le phénomène de rétrocontrôle négatif
classique en endocrinologie. La phase du rythme endogène
est modifiée différemment (avance ou retard de phase)
selon l’heure d’administration du stimulus exogène [29,30]
(Fig. 5). Lorsque la mélatonine est administrée l’après-midi
ou dans la soirée, une avance de phase est observée, alors
qu’une administration matinale ou à midi conduit à un retard
de phase, d’amplitude plus faible ou même absent pour certains auteurs. L’effet avance de phase s’observe aussi sur le
rythme de température [31].
L’heure critique d’administration de la mélatonine se
situe vers 15 h 00, moment où se situe le changement de
direction de l’effet (effet retard de phase avant 15 heures,
effet avance de phase après 15 heures). Ce repère horaire
est modulé par le chronotype du sujet. L’impact de la mélatonine se situe au niveau des NSC où des récepteurs ont été
localisés [12].
Cet effet chronobiotique est observé avec une perfusion d’une dose de mélatonine aussi faible que 20 ␮g par
trois heures, générant des taux sanguins voisins d’un pic
nocturne, mais aussi avec une gélule à libération rapide
de quelques milligrammes de mélatonine. Étant donné
l’hétérogénéité de la pharmacocinétique per os, avec la
possibilité d’une concentration résiduelle de mélatonine sur
Figure 5. L’administration de mélatonine modifie la sécrétion
endogène de mélatonine selon une courbe de réponse de phase
(PRC). Témoin (a). Le profil plasmatique présente une avance de
phase après administration l’après-midi ou le soir (b), un retard
de phase après administration le matin ou à midi (c). L’heure critique (ou turning point) qui correspond au changement de sens de
la modification de la phase se situe vers 15 h 00.
plusieurs heures liée à la clairance incomplète, le maintien
de concentrations élevées au-delà de 15 heures peut annuler l’effet retard de phase. Il est à noter que l’effet retard
de phase est moins marqué que l’effet avance de phase.
Certains auteurs contestent même l’effet retard de phase.
Ainsi, le groupe d’Anna Wirz-Justice ne l’observe pas dans
une étude où cependant la pharmacocinétique de mélatonine est mal maîtrisée (administration per os) [32]. Par
ailleurs, Scheer et Czeisler considèrent que l’effet chronobiotique rapporté dans certaines études ne correspond
pas à un effet sur l’horloge, mais plutôt à une interaction
métabolique sur la voie de biosynthèse de mélatonine en
l’absence d’une étude en « constante routine » et d’un effet
sur d’autres rythmes circadiens comme celui du cortisol
[33]. Si pour les puristes, cet effet n’est pas chronobiotique, en pratique, il apparaît intéressant de pouvoir
retarder la sécrétion de mélatonine, quel qu’en soit le
mécanisme.
Globalement, cet effet de la mélatonine sur sa propre
sécrétion est l’inverse de celui observé avec la lumière. Le
retard de phase est plus facilement obtenu avec la lumière
administrée le soir qu’avec la prise de mélatonine le matin.
Inversement, l’avance de phase est plus facilement obtenue
avec l’administration vespérale de mélatonine qu’avec la
lumière du matin.
Propriétés hypnotiques
Figure 4. La pharmacocinétique plasmatique est très hétérogène et conduit à des concentrations supraphysiologiques (> 100 pg/ml, trait
horizontal) après administration per os d’un milligramme de mélatonine.
Le positionnement nocturne de la sécrétion de mélatonine
a conduit à considérer très tôt cette hormone comme un
hypnotique naturel ou une substance capable de moduler
B. Claustrat
l’architecture du sommeil. Une relation entre les pics ou les
creux du profil plasmatique de mélatonine et les différents
stades de sommeil n’a pu être clairement démontrée [2].
Par ailleurs, le caractère épisodique ou pulsatile de la sécrétion reste discuté. La question devrait être réenvisagée en
considérant la fréquence des prélèvements sanguins, mais
aussi la limite de détection et la précision de la méthode de
dosage.
Considérant le couplage précis entre l’augmentation de
la sécrétion endogène et l’ouverture de la « porte du sommeil », il est suggéré par Lavie que la mélatonine participe à
la régulation du cycle veille-sommeil par inhibition des systèmes d’éveil [34]. L’existence de projections nerveuses à
partir des NSC vers l’aire préoptique ventrolatérale inhibitrice des systèmes d’éveil est un argument.
Les résultats concernant les effets sur le sommeil varient
selon qu’il s’agit d’une administration unique ou répétée
chez le volontaire sain ou l’insomniaque, selon l’heure et
la dose. Chez le volontaire sain, l’effet de la mélatonine
est plus marqué à 21 h 00 qu’à 12 h 00 sur la propension
au sommeil pour une dose de 5 mg [35]. Administrée dans
l’après-midi, la mélatonine montre un effet sédatif provoquant une augmentation de la sensation de fatigue, un
allongement du temps de réaction, une diminution de la
latence d’endormissement, une augmentation de l’activité
␪ et des fuseaux (stades I et II) [36,37]. Ces effets qualifiés de « soporifiques » par Wirz-Justice et Armstrong ne
semblent pas liés directement à un abaissement de température, puisqu’ils apparaissent avec de faibles doses de
mélatonine qui ne modifient pas ce paramètre [38].
À forte dose (plusieurs milligrammes), un effet hypnotique inconstant est rapporté par quelques auteurs et
les modifications de l’EEG ne sont pas dose-dépendantes.
Après plusieurs jours de traitement, l’architecture du sommeil présente des modifications (augmentation de la densité
du sommeil paradoxal et du stade II) compatibles avec un
effet médié par l’horloge circadienne ou chronohypnotique
[39]. Au contraire, des benzodiazépines dont les effets
s’échelonnent entre une sédation faible et une anesthésie
générale selon la dose, un sujet motivé se maintenant en
position debout peut opposer une résistance volontaire aux
effets de la mélatonine, même à forte dose. Il n’a d’ailleurs
jamais été rapporté d’intoxication aiguë à la mélatonine.
En l’absence de toxicité immédiate, la mélatonine a fait
l’objet de multiples études chez l’insomniaque, impliquant
différentes méthodes d’évaluation (autoquestionnaire, actimétrie, polysomnographie). La majorité des études a été
réalisée avec des préparations à libération immédiate à des
doses souvent élevées (plusieurs milligrammes) pour contrebalancer la cinétique d’élimination très rapide. Des effets
non spécifiques ont pu être observés, conséquence d’une
interaction de la mélatonine avec la plupart des systèmes
de neuromédiateurs lors de son administration à forte dose.
La méta-analyse de Brzezinski et al., prenant en considération comme critères d’évaluation la latence d’apparition,
l’efficacité et la durée du sommeil, conclut à un effet
significatif mais minime chez les sujets normaux et les
insomniaques, chez ces derniers en particulier lorsque la
sécrétion endogène est diminuée [40]. Une autre étude
menée par l’Agency for Healthcare Research and Quality de
l’université d’Alberta conclut au peu d’intérêt de la mélatonine comme promoteur de sommeil, sauf dans l’insomnie
par retard de phase [41]. Son intérêt n’est pas confirmé
dans le traitement de l’insomnie des personnes âgées. Ces
méta-analyses, compliquées par la présence de nombreux
sous-groupes de patients, soulignent la nécessité d’une
réévaluation de l’effet hypnotique de la mélatonine lors
d’essais strictement contrôlés.
Des études récentes ont montré l’efficacité d’une préparation orale de mélatonine (2 mg) à libération immédiate et
prolongée (Circadin® ) dans l’insomnie primaire de patients
de plus de 55 ans, indication pour laquelle cette forme pharmaceutique a reçu une AMM en 2008. Un essai réalisé sur
un nombre important de patients montre que la qualité
du sommeil et la vigilance du matin sont améliorées après
trois semaines de traitement [42]. Il n’existe pas d’effet
de sevrage ni d’insomnie de rebond comme il peut être
observé avec les benzodiazépines. Une autre étude montre
que l’effet hypnotique est d’autant meilleur que la sécrétion de mélatonine est diminuée [43]. Ce résultat montre
l’importance d’administrer un signal mélatonine mimant la
sécrétion endogène.
Traitement des troubles du rythme
veille-sommeil avec la mélatonine
Si l’intérêt thérapeutique de la mélatonine est réel, cette
substance naturelle très facile à synthétiser, donc non
brevetable en l’état, n’a pas suscité l’intérêt immédiat
des laboratoires pharmaceutiques. Seule une forme galénique et/ou éventuellement une indication thérapeutique
peut faire l’objet d’un brevet. Le statut de complément
nutritionnel aux États-Unis a contribué à freiner le développement d’une préparation répondant aux caractéristiques
d’un médicament. Beaucoup d’études ont été réalisées par
des équipes académiques sur des petits échantillons de
patients, conduisant à des résultats de faible significativité.
L’effet chronobiotique est obtenu avec une forme orale
simple, créant une surcharge rapide pendant un intervalle
de temps relativement court (quelques 2 à 3 heures). Il est
recommandé aux prescripteurs de s’assurer que la mélatonine, matière première, est de qualité pharmaceutique.
Cette condition est remplie pour les gélules préparées dans
les officines. Cependant, la mélatonine n’est pas inscrite à
la pharmacopée européenne et il existe un vide juridique,
la mélatonine n’étant ni interdite ni autorisée.
La dernière version de la Classification internationale des
troubles du sommeil s’est enrichi de nouveaux items dans le
groupe des troubles du rythme veille-sommeil (Tableau 1),
montrant ainsi l’intérêt croissant des cliniciens dans la prise
en compte de la dimension circadienne dans la pathologie
du sommeil. Les différents syndromes sont pour la plupart
justiciables d’un traitement à la mélatonine, associé le cas
échéant à la photothérapie. Il est à noter qu’actuellement
aucun système médical d’administration de la lumière ne
présente une ergonomie et une discrétion acceptables pour
une utilisation en ambulatoire.
Syndrome de retard de phase
Il ne s’agit pas d’une insomnie vraie mais d’une impossibilité à s’endormir à une heure conventionnelle. Le rythme
19
Tableau 1 Classification internationale des troubles du
sommeil (American Academy of Sleep Medicine) : sousgroupe : trouble circadien du sommeil.
Syndrome de retard de phase
Syndrome d’avance de phase
Rythme veille-sommeil irrégulier
Syndrome hypernycthéméral ou du cycle veille-sommeil
différent de 24 heures ou en libre-cours
Syndrome de franchissement rapide des fuseaux
horaires (ou jet-lag syndrome)
Travail posté
En relation avec un trouble médical
Autre non spécifié
Par drogue ou substance
veille-sommeil est synchronisé sur 24 heures. Cependant, sa
relation temporelle (ou phase) est anormale par rapport aux
horaires usuels mais reste stable d’un jour à l’autre. Ce
syndrome concerne essentiellement des adolescents. Une
fois installé, en général pas avant 02 h 00 du matin, le sommeil est normal en qualité et en quantité si l’heure du
réveil spontané est respectée. L’administration de mélatonine permet de choisir une heure d’endormissement plus
compatible avec une vie scolaire ou sociale « normale » [44].
Cet ajustement de l’horloge est souvent souhaité plus par
l’entourage familial plutôt que par le patient lui-même. La
prise de mélatonine le soir, qui contribue à avancer l’heure
d’endormissement, est généralement mieux acceptée que la
photothérapie matinale, qui peut être ressentie comme une
agression par le patient lors de son administration après un
lever précoce. Cependant, l’association mélatonine photothérapie ne peut être que bénéfique. La dose de mélatonine
préconisée est de quelques milligrammes (2 à 3 mg par
exemple) d’une préparation à libération immédiate, absorbée environ cinq heures avant l’endormissement habituel.
L’heure d’administration peut être progressivement modifiée à mesure que l’endormissement survient plus tôt. Un
effet significatif et stable doit être obtenu au bout d’une
quinzaine de jours. Une durée d’administration limitée à
quatre semaines maximum chez le garçon est souhaitable,
car un effet toxique à long terme ne peut être exclu, en particulier sur la spermatogenèse [45]. Le bénéfice disparaît à
l’arrêt du traitement si une hygiène du sommeil suffisamment stricte n’est pas maintenue.
Syndrome d’avance de phase
Le syndrome d’avance de phase est beaucoup moins fréquent que le syndrome de retard de phase, dont il constitue
l’image en miroir. La propension incoercible au sommeil
peut se manifester dès 17 h 00. En théorie, l’administration
matinale de mélatonine, supposée provoquer un retard de
phase, constitue une approche thérapeutique légitime. À
ce jour, aucun résultat n’est validé dans la littérature. De
même pour l’administration vespérale de lumière qui n’a
pas fait l’objet d’études contrôlées [46]. Dans notre expérience personnelle (Challamel et al., données non publiées),
15 jours de photothérapie en fin d’après-midi pendant deux
20
heures ont contribué à retarder l’endormissement d’environ
deux à trois heures chez un enfant de 14 ans, sans cependant
modifier l’onset de mélatonine salivaire.
Syndrome du cycle veille-sommeil différent de
24 heures
Initialement appelé improprement syndrome hypernycthéméral, ce trouble concerne en majorité des sujets
totalement aveugles dont l’horloge est en libre-cours, ou
très exceptionnellement des patients dont le système visuel
est intact. La période en libre-cours se situe autour de
25 heures. L’entraînement de l’horloge sur un rythme de
24 heures, qui contribue à supprimer la somnolence et les
siestes diurnes, peut être obtenu avec une dose de mélatonine faible, de l’ordre de 0,5 mg [47]. Ce résultat sera
plus facilement obtenu si le traitement est initié un jour
où l’onset de mélatonine se situe en début de nuit (stabilisation du rythme veille-sommeil par une avance de
phase).
Syndrome de franchissement rapide des
fuseaux horaires ou jet-lag syndrome
Une vingtaine d’années se sont écoulées depuis que Jo
Arendt a décrit le premier protocole permettant d’atténuer
par l’administration de mélatonine les effets défavorables
du décalage horaire sur l’organisme humain [48]. Depuis
lors, une douzaine d’études contrôlées en double insu versus
placebo ont été publiées [49]. La quantification des symptômes implique des échelles subjectives d’autoévaluation,
la polysomnographie ou l’actigraphie. La majorité de ces
études rapportent l’efficacité de la mélatonine [50]. L’effet
placebo peut être important jusqu’à 30%, chiffre qui n’est
pas surprenant dans la mesure où la composante psychologique est importante dans le ressenti des troubles. Seules
deux études sont défavorables à la mélatonine, dont l’une
implique des sujets insuffisamment adaptés à leur lieu de
séjour (5 jours à New York avant leur retour en Norvège)
[51] et l’autre ne rapporte des effets positifs que dans les
trois premiers jours [52]. Ces résultats ont été globalement
confirmés par une première méta-analyse, puis infirmés par
une seconde. Dans cette dernière, certaines études positives étaient omises et des groupes de patients hétérogènes
étaient mélangés aux volontaires sains soumis au jet-lag
[53].
La durée de la prise de mélatonine varie de trois jours de
présynchronisation sur le lieu de départ à cinq jours de prise
vespérale sur le lieu d’arrivée [49]. Pour certains auteurs,
la présynchronisation est inutile pour un vol vers l’Est [54],
de même qu’elle est discutée pour un vol vers les antipodes
(décalage d’environ 12 heures, plus changement de saison)
[55].
Les doses de mélatonine impliquées varient entre 0,5
et 10 mg. L’administration d’une préparation à libération
prolongée n’apporte pas de bénéfice, en particulier sur le
sommeil, vraisemblablement parce que l’effet chronobiotique n’est pas optimum au travers une telle préparation
[56]. Cela renforce l’idée que l’effet chronobiotique est
prépondérant sur l’effet hypnotique dans la prévention du
jet-lag.
B. Claustrat
Utilisation pratique de la mélatonine
Considérant les différents aspects que nous venons de
développer, il est possible de définir des règles simples
d’utilisation de la mélatonine pour la prévention du jet-lag
syndrome.
En pratique, le protocole consiste à utiliser l’effet chronobiotique auquel va se superposer l’action hypnotique lors
de la prise au moment du coucher sur le lieu d’arrivée :
• lors d’un voyage vers l’Est : la resynchronisation doit
s’effectuer par une avance de phase. Première prise,
le jour du départ. La mélatonine (2 à 3 mg d’une préparation à libération immédiate) doit être administrée
vers 22 h 00 − n. 22 h 00 correspond à l’heure de début
de la sécrétion endogène et n est le nombre d’heures
de fuseaux horaires à franchir. Ainsi un voyageur qui se
rend de la côte Est des États-Unis vers la France (6 heures
de décalage) absorbe le premier comprimé de mélatonine
vers 16 h 00 (Fig. 6 supérieure). Si le nombre de fuseaux
traversé est supérieur ou égal à sept heures, l’heure
d’administration du premier comprimé ne doit jamais être
antérieure à 15 h 00. Dans le cas contraire, une absence
d’effet ou un retard de phase pourrait être observé
Figure 6. L’administration de mélatonine accélère la resynchronisation après un vol transméridien à partir de la côte Est des
États-Unis (6 heures de retard par rapport à l’heure française).
La première prise à 16 h 00, heure locale le jour du départ, met
d’emblée l’organisme à l’heure française (22 h 00). L’administration
au coucher pendant quatre à cinq jours vers 22 h 00 à 23 h 00 accélère la synchronisation.
(zone morte ou retard de phase da la PRC). L’heure du
départ du vol n’est pas à prendre en considération. Si
le voyageur est dans la file d’attente d’enregistrement
à l’heure optimum d’administration, la prise peut être
différée jusqu’à l’installation dans l’avion. De même,
l’heure de la prise peut être adaptée au chronotype (prise
plus tardive chez les sujets du soir). Si le voyage est
interrompu par une étape transitoire de courte durée,
lors d’un déplacement vers l’Asie par exemple, l’heure
de cette première prise devra être ajustée en fonction
du nombre d’heures de décalage intermédiaire. Ensuite
sur le lieu d’arrivée, la mélatonine est absorbée pendant quatre à cinq jours consécutifs vers 22 h 00 à 23 h 00
(heure locale), au moment du coucher (Fig. 6 inférieure).
L’effet hypnotique de la mélatonine va se surajouter à
l’effet chronobiotique ;
• si le voyage conduit aux antipodes : le problème est plus
complexe car la sécrétion de mélatonine de l’arrivant
est en opposition de phase (± 12 heures) avec celle de
l’autochtone. L’organisme peut choisir de s’adapter au
nouvel environnement en avançant ou en retardant la
phase de ses rythmes. L’ajustement par un retard de
phase semble cependant le plus fréquent [56]. Plusieurs options de prévention avec la mélatonine sont
possibles :
◦ quel que soit le sens du voyage, la prise de mélatonine
sur le lieu d’arrivée pendant cinq jours au moment du
coucher constitue le protocole le plus simple,
◦ si le voyage se déroule vers l’est (vers l’Australie par
exemple) et dure deux jours environ, la resynchronisation progressive par une avance de phase est possible
(prise de mélatonine pendant le voyage à 16 h 00, puis
14 h 00 le lendemain, horaire du lieu de départ). Le traitement sera poursuivi pendant quatre à cinq jours sur le
lieu d’arrivée par une prise vers 22 h 00 à 23 h 00 (heure
locale). Il faut savoir néanmoins que l’introduction de
tout médicament en Australie est interdite ou nécessite
une ordonnance,
◦ la troisième possibilité consiste à éliminer la sécrétion diurne de mélatonine par la prise matinale d’un
␤-bloquant (la sécrétion de mélatonine est sous
contrôle noradrénergique) sur le lieu d’arrivée. Une
prescription médicale de cette classe pharmacologique
est indispensable. La prise vespérale de mélatonine est
associée à ce traitement au moment du coucher pendant quelques jours ;
• lors d’un voyage vers l’Ouest : la présynchronisation avec
la mélatonine n’est pas indispensable puisque nous savons
que l’effet retard de phase est inconstant. Le protocole
consiste en la prise de mélatonine au moment du coucher (vers 22 h 00—23 h 00, heure locale pendant 5 jours),
mais l’individu doit surtout lutter contre le sommeil en
différant l’heure du coucher et en s’exposant le plus possible à la lumière le soir (effet retard de phase de la
lumière sur la sécrétion de mélatonine) [57]. Certains
auteurs préconisent une prise épisodique de mélatonine
en cas d’éveil précoce (avant 04 h 00 du matin, heure
locale).
Dans toutes les situations, les horaires peuvent être
modulés en fonction du chronotype de chacun (sujet du soir
ou du matin).
21
Quelle source de mélatonine ?
La mélatonine n’est pas en vente libre en France en tant que
médicament. Elle est disponible en pharmacie sous forme de
préparation magistrale à libération immédiate, sur prescription médicale pour des indications bien précises (troubles
du rythme veille-sommeil). Le voyageur doit donc se tourner vers la mélatonine, complément nutritionnel, avec les
incertitudes qui s’y rattachent (absence de contrôle, dosage
approximatif, etc.). Les commandes sur Internet sont déconseillées. Il est possible de s’approvisionner aux Étas-Unis
avec les mêmes interrogations. Cependant, la FDA exige à
l’heure actuelle un contrôle minimum de la pureté chimique
du produit. Il est rassurant de savoir que la mélatonine vendue est un produit de synthèse chimique totale (elle n’est
pas extraite d’épiphyse de bœuf !).
Travail posté
L’intérêt de la resynchronisation des travailleurs postés
par la mélatonine reste discuté, en particulier lors d’une
rotation rapide où les rythmes ne présentent pas de
modification-type de leur phase mais plutôt un amortissement de l’amplitude. L’administration de mélatonine peut
faciliter le repos de fin d’après-midi avant la prise de poste,
mais les conséquences sur les performances au travail ne
sont pas connues. Des études complémentaires sont nécessaires, prenant en compte en particulier l’environnement
lumineux. Chez les travailleurs nocturnes permanents, les
profils de mélatonine sont hétérogènes, avec pour certains
sujets une tendance à décaler spontanément leur sécrétion
vers la période de repos matinal [58]. L’administration de
lumière favorise ce décalage, conduisant à une amélioration
des performances nocturnes et du sommeil de récupération
diurne. Cette approche luxthérapie est à privilégier plutôt
que l’administration de mélatonine pendant les temps de
récupération.
Atteintes neurologiques
L’administration de mélatonine dans les troubles neurologiques sévères d’origine génétique ou acquis, en particulier
neurodégénératifs, a fait l’objet de très nombreuses études.
Le rationnel du traitement repose sur l’existence d’un
rythme veille-sommeil irrégulier et/ou d’une perturbation
du rythme (avance ou retard de phase). Selon que les
deux symptômes sont associés ou isolés, il faut en théorie
s’orienter vers une préparation à libération contrôlée ou une
préparation à libération immédiate. Dans tous les cas, il est
souhaitable que l’efficacité du traitement soit évaluée par
actimétrie.
Chez des enfants présentant des troubles du développement avec retard mental associés à un retard de
l’endormissement et/ou un trouble du maintien du sommeil,
une étude contrôlée récente impliquant une préparation de
mélatonine (5 mg) à libération immédiate et prolongée s’est
révélée efficace en réduisant la latence d’endormissement
et en augmentant la durée du sommeil nocturne. Une amélioration clinique significative est globalement perçue par
les parents et le personnel soignant [59].
La mélatonine est prescrite dans certains troubles
d’origine génétique, en particulier dans les syndromes
22
d’Angelman et de Rett chez lesquels un retard de phase
et une fragmentation du sommeil peuvent être observés
[60]. Le syndrome de Smith-Magenis, conséquence d’une
délétion 17p11.2, constitue un bon modèle physiopathologique impliquant un trouble majeur de la sécrétion de
mélatonine. En effet, les patients présentent un profil de
sécrétion diurne, donc totalement inversé, avec un phénotype d’avance de phase très marquée (endormissement
et éveil très précoces). L’administration d’un ␤-bloquant
le matin et d’une préparation de mélatonine à libération
prolongée (Circadin® ) à l’heure d’endormissement souhaitée provoque une amélioration majeure des troubles du
sommeil, avec pour conséquence une meilleure intégration
familiale des patients [61]. Ces prescriptions font l’objet
d’une ATU.
Le vieillissement s’accompagne d’une tendance à
l’avance de phase et d’une fragmentation du sommeil
conduisant à une insomnie vraie. Parallèlement, il existe
une diminution de la sécrétion de mélatonine, plus marquée
pour certains auteurs chez les sujets insomniaques. Cette
perturbation du rythme veille-sommeil est patente chez
l’Alzheimer, avec une somnolence diurne et une agitation
vespérale (sundowning). La concentration de mélatonine
est diminuée dans le LCR de ces patients, par rapport à
des témoins appariés. Ces données cliniques et biologiques
ont conduit à tester l’efficacité de la mélatonine dans
l’Alzheimer, éventuellement en association avec la photothérapie. Des effets positifs sont rapportés, dont certains
lors d’études en ouvert. En particulier, l’actigraphie montre
un allongement du temps de sommeil. Sur des critères subjectifs, la mélatonine à libération prolongée montre une
efficacité sur la durée du sommeil et les éveils nocturnes
[62]. Ces études doivent être reprises dans des conditions
méthodologiques strictes, en privilégiant les préparations à
libération contrôlée, qui répondent au concept de synchroniseur endogène.
Nous avons vu que la régulation de la sécrétion de
mélatonine est complexe, ce qui explique les nombreuses
situations pathologiques s’accompagnant d’un rythme de
mélatonine perturbé. Ainsi, l’insomnie, qui constitue une
des séquelles observées dans les traumatismes crâniens,
peut intégrer une avance ou un retard de phase. D’autres
atteintes de la voie de régulation telle que tumeur de la
région chiasmatique s’accompagnent d’un rythme veillesommeil perturbé, voire d’une absence de rythme. Dans
certains cas, il est possible d’entraîner les rythmes avec
la mélatonine. La condition minimum est la persistance de
récepteurs à la mélatonine fonctionnels dans les NSC et
une voie de régulation nerveuse intacte jusqu’à la glande
pinéale.
Toxicité à court terme, interactions
médicamenteuses
La toxicité à court terme est très faible, même si elle
n’a pas été systématiquement rapportée dans les essais.
Elle est surtout connue au travers des essais jet-lag. Les
effets secondaires les plus classiques sont des troubles
gastro-intestinaux et une céphalée. Cet effet secondaire
est cependant à peine plus fréquent cependant qu’avec le
placebo. Son apparition est logique dans la mesure où la
B. Claustrat
mélatonine est vasodilatatrice aux doses concernées. Les
migraineux ne seront donc pas surpris de voir apparaître une
crise.
Dans une étude jet-lag, 38 % des sujets montraient une
sensation de rocking et un sujet développait des difficultés à respirer et à avaler 20 minutes après la prise
de mélatonine. Une revue de dermatologie a rapporté
l’apparition d’une éruption pénienne chez deux voyageurs
italiens [63]. L’anamnèse et les tests cutanés d’allergie
ont montré que la mélatonine était bien en cause ! Un
cas d’hépatite auto-immune s’est déclaré après prise orale
de 3 mg pendant deux semaines [64]. D’ailleurs, les fabricants de compléments nutritionnels sont prudents dans ce
domaine en recommandant de s’abstenir aux patients présentant une maladie auto-immune (maladie rhumatoïde), de
même qu’aux femmes enceintes et aux sujets ayant des
antécédents de troubles psychiatriques. L’administration
de mélatonine est une contre-indication majeure dans les
situations où son action chronobiotique pourrait renforcer l’avance de phase des rythmes avec une aggravation
des symptômes, par exemple chez certains dépressifs
[65].
Un aspect qui apparaît sous-estimé est celui de
l’interaction avec les médicaments. En effet, la mélatonine étant métabolisée par les cytochromes hépatiques
(CYP1A2 en particulier), les composés inducteurs, substrats
ou inhibiteurs de ces cytochromes vont modifier sa biodisponibilité et inversement. La mélatonine peut donc amplifier
les effets secondaires ou la réponse à de très nombreux
médicaments, dont des psychotropes (antidépresseurs et
hypnotiques surtout), des antalgiques, des antiépileptiques
et des hormones stéroïdes. Citons aussi l’interaction potentielle avec la warfarine, anticoagulant, antivitamine K. Il est
donc souhaitable de se dispenser d’associer la mélatonine à
un médicament dont le métabolisme est concerné par ces
cytochromes.
Conclusion
La mélatonine constitue un marqueur biochimique fidèle de
l’activité de l’horloge circadienne. La détermination de son
profil journalier peut apporter une aide au diagnostic des
troubles du rythme veille-sommeil et au suivi des manipulations thérapeutiques des rythmes avec la mélatonine
exogène et/ou la lumière. L’utilisation de l’effet resynchronisant de la mélatonine se justifie actuellement dans
certains troubles du rythme veille-sommeil, bien que la toxicité à long terme et les interactions médicamenteuses ne
soient pas connues. La prise en compte individuelle de la
phase de l’horloge circadienne des patients doit conduire à
optimiser l’heure d’administration, renforçant ainsi la significativité des résultats.
La connaissance du rôle de la mélatonine dans le contrôle
des rythmes circadiens, en particulier du rythme veillesommeil, reste incomplète. Signalons que dans une étude
préliminaire chez les patients pinéalectomisés une préparation à libération prolongée a montré un effet bénéfique
sur l’insomnie, la vigilance diurne et sur les troubles de
l’humeur associés, renforçant le concept de la mélatonine
synchroniseur endogène [66].
Références
[1] Lerner AB, Case JD, Takakashi Y, et al. Isolation of melatonin,
the pineal gland factor that lightens melanocytes. J Am Chem
Soc 1958;80:2587.
[2] Claustrat B, Brun J, Garry P, et al. A once-repeated study of
nocturnal plasma melatonin patterns and sleep recordings in
six normal young men. J Pineal Res 1986;3:301—10.
[3] Haimov I, Laudon M, Zisapel N, et al. Sleep disorders and melatonin rhythms in elderly people. Br Med J 1994;309:167.
[4] Zeitzer JM, Daniels JE, Duffy JF, et al. Do plasma melatonin
concentrations decline with age? Am J Med 1999;107:432—6.
[5] Arendt J, Bojkowski C, Franey C, et al. Immunoassay of 6hydroxymelatonin sulfate in human plasma and urine: abolition
of the urinary 24-hour rhythm with atenolol. J Clin Endocrinol
Metab 1985;60:1166.
[6] Vakkuri O. Diurnal rhythm of melatonin in human saliva. Acta
Physiol Scan 1985;124:409—12.
[7] Cermakian N, Sassone-Corsi P. Les mécanismes moléculaires de
l’horloge circadienne. Med Sci 2000;4:504—12.
[8] Archer SN, Robilliard DL, Skene DJ, et al. A length polymorphism in the circadian clock gene Per3 is linked to delayed
sleep phase syndrome and extreme diurnal preference. Sleep
2003;26:413—5.
[9] Toh KL, Jones CR, He Y, et al. An hPer2 phosphorylation site
mutation in familial advanced sleep phase syndrome. Science
2001;291:1040—3.
[10] Perreau-Lenz S, Kalsbeek A, Pevet P, Buijs RM. Glutamatergic clock output stimulates melatonin synthesis at night. Eur J
Neurosci 2004;19:318—24.
[11] Moller M, Baeres FMM. The anatomy and innervation of the
mammalian pineal gland. Cell Tissue Res 2002;309:139—50.
[12] Reppert SM, Weaver DR, Rivkees SA, et al. Putative
melatonin receptors in a human biological clock. Science
1988;242:78—91.
[13] Le Bars D, Thivolle P, Vitte PA, et al. PET and plasma pharmacokinetic studies after bolus intravenous administration of 11 C
melatonin in humans. Nucl Med Biol 1991;18:357—62.
[14] Kauppila A, Kivela A, Pakarinen A, et al. Inverse seasonal relationship between melatonin and ovarian activity in humans in
a region with a strong seasonal contrast in luminosity. J Clin
Endocrinol Metab 1987;65:823—8.
[15] Lewy AJ, Wehr TA, Goodwin FK, et al. Light suppresses melatonin secretion in humans. Science 1980;210:1267—9.
[16] Brainard GC, Hanifin JP, Greeson JM, et al. Action spectrum for
melatonin regulation in humans: evidence for a novel circadian
photoreceptor. J Neurosci 2001;21:6405—12.
[17] Czeisler CA, Shanahan TL, Klerman B, et al. Suppression of
melatonin secretion in some blind patients by exposure to
bright light. N Engl J Med 1995;332:6—11.
[18] Chazot G, Claustrat B, Brun J, et al. A chronobiological study
of melatonin, cortisol growth hormone and prolactin secretion
in cluster headache. Cephalalgia 1984;4:213—20.
[19] Claustrat B, Brun J, Chiquet C, Chazot G, Borson-Chazot F.
Melatonin secretion is supersensitive to light in migraine.
Cephalalgia 2004;24:128—33.
[20] O’Brien IAD, Lewin IG, O’Hare JP, et al. Abnormal circadian
rhythm of melatonin in diabetic autonomic neuropathy. Clin
Endocrinol 1986;24:359—64.
[21] Lewy AJ, Sack RL. The dim light melatonin onset as a marker
for circadian phase position. Chronobiol Int 1989;6:93—102.
[22] Cardinali DP, Pevet P. Basic aspects of melatonin action. Sleep
Med Rev 1998;2:175—90.
[23] Claustrat B, Brun J, Chazot G. The basic physiology and pathophysiology of melatonin. Sleep Med Rev 2005;9:11—24.
[24] Strassmann RJ, Qualls CR, Lisansky EJ, et al. Elevated rectal
temperature produced by all-night bright light is reversed by
melatonin infusion in men. J Appl Physiol 1991;71:2178—82.
23
[25] Torres-Farfan C, Richter HG, Rojas-Garcia P, et al. mt1 melatonin receptor in the primate adrenal gland: inhibition of
adrenocorticotropin-stimulated cortisol production by melatonin. J Clin Endocrinol Metab 2003;88:450—8.
[26] Aeschbach D, Sher L, Postolache TT, et al. A longer biological
night in long sleepers than in short sleepers. J Clin Endocrinol
Metab 2003;88:26—30.
[27] Campbell SS, Dawson D. Enhancement of nighttime’s alertness and performance with bright ambient light. Physiol Behav
1990;48:317—20.
[28] Ekmekcioglu C. Melatonin receptors in humans: biological role
and clinical relevance. Biomed Pharmacol 2006;60:97—108.
[29] Lewy AJ, Ahmed S, Latham Jackson JM, et al. Melatonin shifts
human circadian rhythms according to a phase-response curve.
Chronobiol Int 1992;9:380—92.
[30] Zaidan R, Geoffriau M, Brun J, et al. Melatonin in able to
influence its secretion in humans: description of a phaseresponse curve. Neuroendocrinology 1994;60:105—12.
[31] Deacon S, English J, Arendt J. Acute phase-shifting effects of
melatonin associated with suppression of core body temperature in humans. Neurosci Lett 1994;178:32—4.
[32] Wirz-Justice A, Werth E, Renz C, Muller S, Krauchi K. No
evidence for a phase delay in human circadian rhythms
after a single morning melatonin administration. J Pineal Res
2002;32:1—5.
[33] Scheer FAJL, Czeisler CA. Melatonin, sleep, and circadian
rhythms. Sleep Med Rev 2005;9:5—9.
[34] Lavie P. Melatonin: role in gating nocturnal rise in sleep propensity. J Biol Rhythms 1997;12:657—65.
[35] Tzischinsky O, Lavie P. Melatonin possesses time-dependent
hypnotic effects. Sleep 1994;17:638—45.
[36] Cajochen C, Krauchi K, von Arx MA, et al. Daytime melatonin
administration enhances sleepiness and theta/alpha activity in
the waking EEG. Neurosci Lett 1996;207:209—13.
[37] Dijk DJ, Roth C, Landolt HP, et al. Melatonin effect on daytime
sleep in men: suppression of EEG low frequency activity and
enhancement of spindle frequency activity. Neurosci Letters
1995;201:13—6.
[38] Wirz-Justice A, Armstrong SM. Melatonin: nature’s soporific? J
Sleep Res 1996;5:137—41.
[39] van Den Heuvel CJ, Ferguson SA, Macchi MM, Dawson D. Melatonin as a hypnotic: con. Sleep Med Rev 2005;9:71—80.
[40] Brzezinski A, Vangel MG, Wurtman RJ, et al. Effects of exogenous melatonin on sleep: a meta-analysis. Sleep Med Rev
2005;9:41—50.
[41] Buscemi N, Vandermeer B, Pandya R, et al. Melatonin for treatment of sleep disorders. Summary, evidence report/technology
assessment No. 108 (prepared by the University of Alberta
evidence-based practice center, under contract No. 290-020023). AHRQ publication No. 05-E002-1. Rockville, MD: Agency
for Healthcare Research and Quality; 2004.
[42] Lemoine P, Nir T, Laudon M, Zisapel N. Prolonged-release melatonin improves sleep quality and morning alertness in insomnia
patients aged 55 years and older and has no withdrawal effects.
J Sleep Res 2007;16:372—80.
[43] Léger D, Laudon M, Zisapel N. Nocturnal 6-sulfatoxymelatonin
excretion in insomnia and its relation to the response to melatonin replacement therapy. Am J Med 2004;116:91—5.
[44] Dahlitz M, Alvarez B, Vignau J, et al. Delayed sleep phase syndrome response to melatonin. Lancet 1991;337:1121—4.
[45] Luboshitzky R, Shen-Orr Z, Nave R, et al. Melatonin administration alters semen quality in healthy men. J Androl
2002;23:572—8.
[46] Morgenthaler TI, Lee-Chiong T, Alessi C, et al. Response to
Zee P., melatonin for the treatment of advanced sleep phase
disorder. Sleep 2008;31:923.
[47] Arendt J, Skene DJ. Melatonin as a chronobiotic. Sleep Med Rev
2005;9:25—40.
24
[48] Arendt J, Aldhous M, Marks V. Alleviation of jet lag by melatonin: preliminary results of controlled double blind trial. Br Med
J 1986;292:1170.
[49] Sack RL, Auckley D, Auger RR, et al. Circadian rhythm sleep
disorders: part I, basic principles, shift work and jet lag disorders. Sleep 2007;30:1460—83.
[50] Claustrat B, Brun J, David M, et al. Melatonin and jet lag:
confirmatory result using a simplified protocol. Biol Psychiatry
1992;32:705—11.
[51] Spitzer RL, Terman M, Williams JBW, et al. Jet lag: clinical
features, validation of a new syndrome-specific scale, and lack
of response to melatonin in a randomized, double-blind trial.
Am J Psychiatry 1999;156:1392—6.
[52] Edwards BJ, Atkinson G, Waterhouse J, et al. Use of melatonin
in recovery from jet-lag following an eastward flight across
10 time-zones. Ergonomics 2000;43:1501—13.
[53] Buscemi N, Vandermeer B, Hooton N, et al. Efficacy and safety
of exogenous melatonin for secondary sleep disorders and sleep
disorders accompanying sleep restriction: meta-analysis. BMJ
2006;332:385—93.
[54] Lino A, Silvy S, Condorelli L, et al. Melatonin and jet lag: treatment schedule. Biol Psychiatry 1993;34:587—8.
[55] Petrie K, Conaglen JV, Thompson L, et al. Effect of melatonin
on jet lag after long haul flights. Br Med J 1989;298:705—7.
[56] Suhner A, Schlagenhauf P, Johnson R, et al. Comparative study
to determine the optimal melatonin dosage form for the alleviation of jet lag. Chronobiol Int 1998;15:655—66.
[57] Arendt J. Jet-lag and shift work: therapeutic use of melatonin.
J R Soc Med 1999;92:402—5.
[58] Waldhauser F, Vierhapper H, Pirich K. Abnormal circadian
melatonin secretion in night shift workers. New Engl J Med
1986;315:1614—5.
B. Claustrat
[59] Wasdell MB, Jan JE, Bomben MM, et al. A randomized, placebocontrolled trial of controlled release melatonin treatment of
delayed sleep phase syndrome and impaired sleep maintenance
in children with neurodevelopmental disabilities. J Pineal Res
2008;44:57—64.
[60] Jan JE, Freeman RD. Melatonin therapy for circadian rhythm
sleep disorders in children with multiple disabilities: what
have we learned in the last decade? Dev Med Child Neurol
2004;46:776—82.
[61] De Leersnyder H, Bresson JL, De Blois MC, et al. ␤1-adrenergic
antagonists and melatonin reset the clock and restore sleep
in a circadian disorder, Smith-Magenis syndrome. J Med Genet
2003;40:74—8.
[62] Singer C, Tractenberg RE, Kaye J, et al. A multicenterplacebo-controlled trial of melatonin for sleep disturbance in
Alzheimer’s disease. Sleep 2003;26:893—901.
[63] Bardazzi F, Placucci F, Neri I, D’Antuono A, Patrizi A.
Fixed drug eruption due to melatonin. Acta Derm Venereol
1997;78:69—70.
[64] Hong YG, Riegler JL. Is melatonin associated with the
development of autoimmune hepatitis? J Clin Gastroenterol
1997;25:376—8.
[65] Carman JS, Post RM, Buswell R, et al. Negative effects
of melatonin on depression. Am J Psychiatry 1976;133:
1181.
[66] Quera-Salva MA, Hartley S, Bensmail D, Claustrat B, Brugere
L, Lofaso F. Rythmes circadiens chez des adultes jeunes après
pinéalectomie. Communication orale, congrès du sommeil,
Lille; 2008 [abstract p. 21].
[67] Gronfier C. Physiologie de l’horloge circadienne endogène: des
gène horloges aux applications cliniques. Médecine du Sommeil
2009;6:3—11.
Author's personal copy
4
C. Gronfier
Circadian sleep
disorders
processes, and cell division. Circadian sleep disorders and some depressions can be efficiently
treated using circadian principles and chronobiological approaches, such as phototherapy.
Introduction
MISE AU POINT
Physiologie de l’horloge circadienne endogène : des
gènes horloges aux applications cliniques
Physiology of the endogenous circadian clock: From clock genes to clinical
applications
C. Gronfier a,∗,b
a
Inserm U846, département de chronobiologie, institut « Cellule Souche et Cerveau », 18,
avenue Doyen-Lépine, 69500 Bron, France
b
Université de Lyon, université Claude-Bernard Lyon-I, 69000 Lyon, France
MOTS CLÉS
Horloge biologique ;
Système circadien ;
Photothérapie ;
Lumière ;
Troubles des rythmes
circadiens du
sommeil
KEYWORDS
Biological clock;
Circadian timing
system;
Phototherapy;
Light;
∗
Résumé Une multitude d’activités biologiques telles que les concentrations hormonales, les
performances cognitives, la puissance musculaire, le cycle veille-sommeil et, plus récemment
mises en évidence, la division cellulaire et la réparation de l’ADN, présentent une rythmicité de
24 heures, directement contrôlée par l’horloge circadienne endogène. Leur expression appropriée au cours des 24 heures nécessite la synchronisation de l’horloge, principalement réalisée
par la lumière au niveau oculaire. Un défaut de synchronisation de l’horloge circadienne se
traduit par l’altération des fonctions sous son contrôle et conduit à des altérations de la veille,
du sommeil, de l’humeur, des processus neurocognitifs et du cycle cellulaire. Les troubles du
rythme circadien du sommeil et certaines dépressions peuvent être traitées par des approches
chronobiologiques, telles que la photothérapie.
Summary A large number of biological activities such as hormonal secretion, cognitive performance, motor activity, the sleep wake cycle, and, most recently evidenced, cell division
and ADN repair, show a 24-hour rhythmicity that is driven by the circadian timing system (the
clock). Their appropriate expression over the 24 hour requires appropriate entrainment of the
circadian clock, which is achieved though the synchronizing effects of ocular light exposure.
A deficit of circadian entrainment to the 24 hour is responsible for alterations of the physiological functions under its control, and leads to altered sleep, wake, mood, neurobehavioral
Auteur correspondant.
Adresse e-mail : claude.gronfi[email protected].
doi:10.1016/j.msom.2009.02.002
Tous les organismes ont évolué en réponse aux conditions rythmiques de l’environnement. Mis à part les
organismes vivant dans les grandes profondeurs marines
ou dans des grottes à l’obscurité complète, tous ont
été exposés à l’alternance jour-nuit de 24 heures. Il
n’est donc pas étonnant que les rythmes biologiques de
24 heures s’observent chez pratiquement tous les organismes vivants étudiés, depuis les procaryotes jusqu’à
l’homme [1]. De nombreuses activités biologiques telles
que les concentrations hormonales, les performances cognitives, la puissance musculaire, le cycle veille-sommeil,
la structure interne du sommeil et, plus récemment mises
en évidence, la division cellulaire et la réparation de l’ADN
[2], sont sous le contrôle de l’horloge circadienne [1]. Chez
l’homme et les autres mammifères, l’horloge se situe dans
les noyaux suprachiasmatiques (NSC) de l’hypothalamus
[3].
Deux propriétés fondamentales caractérisent l’activité
de l’horloge circadienne [1] :
• la rythmicité de son activité est endogène et proche de
24 heures ; elle est sous-tendue par des boucles moléculaires d’autorégulation positive et négative reposant sur
l’expression rythmique d’une dizaine de gènes horloges
[4] ;
• elle doit être synchronisée, c’est-à-dire « remise à
l’heure », par des synchroniseurs externes.
Chez les mammifères, la lumière est le plus puissant
synchroniseur de l’horloge. Elle agit via une projection
monosynaptique depuis la rétine vers les NSC [3], distincte
des voies visuelles. En l’absence de lumière, l’horloge fonctionne en « libre cours » (elle n’est plus synchronisée au
cycle lumière-obscurité) et oscille selon sa propre période
endogène, qui est en moyenne de 24,2 heures chez l’homme
[5]. L’alternance jour-nuit permet la resynchronisation journalière de l’horloge aux 24 heures.
Chez l’homme, l’importance de la synchronisation est
particulièrement évidente lors des symptômes de « décalage
horaire » éprouvés après un vol transméridien ou encore lors
du travail de nuit. Un défaut de synchronisation de l’horloge
circadienne se traduit généralement par l’altération de
nombreuses fonctions physiologiques (sommeil, vigilance,
performances cognitives, système cardiovasculaire, système immunitaire) [1,6,7], la dégradation de processus
neurocognitifs (performances cognitives, mémoire) et la
perturbation du sommeil et de la vigilance [8]. Ces troubles
physiologiques sont observés chez les individus soumis à
des perturbations du cycle veille-sommeil tels que les
travailleurs postés (20 % de la population dans les pays
industrialisés). Ces altérations sont aussi rencontrées, de
manière chronique, chez le sujet aveugle (perte de sensibilité photique), dans la schizophrénie et les maladies
neurodégénératives centrales (maladies d’Alzheimer et de
Parkinson) et au cours du vieillissement. Les désordres
chronobiologiques, associés à ces états normaux ou pathologiques ont des conséquences socioéconomiques importantes
puisqu’ils peuvent conduire à une réduction de l’état de
santé et à une augmentation des risques pathologiques
associés.
Au cours des 20 dernières années, l’évolution rapide
des connaissances en chronobiologie a permis la mise au
point d’outils [39] et d’approches cliniques telles que la
chronothérapeutique du cancer [9], la photothérapie de
la dépression saisonnière [10] et des troubles du rythme
circadien du sommeil (dans cet article), l’amélioration des
troubles du travail posté [40] et le traitement de certaines
insomnies [41].
L’horloge biologique circadienne
endogène
Même si les rythmes biologiques sont décrits depuis
l’antiquité, leur origine a pendant longtemps été attribuée uniquement à l’environnement. Il faut attendre une
expérience conduite au xviiie siècle pour que l’hypothèse
d’une horloge biologique interne émerge. À cette époque,
de Mairan, physicien et mathématicien français, est intrigué par l’ouverture et la fermeture quotidienne des feuilles
d’une espèce de mimosa, la sensitive (Mimosa pudica). Afin
de tester si ce comportement est une simple réponse au
soleil, il décide de placer la plante à l’obscurité constante.
Il observe alors que le mouvement des feuilles persiste
et garde son rythme de 24 heures en l’absence de soleil
(et donc du cycle lumière-obscurité). Cette expérience
est décrite devant l’Académie des sciences en 1729 [11].
Il s’agit de la première mise en évidence qu’un rythme
peut être généré par l’organisme lui-même. Il a fallu
attendre le milieu du xxe siècle pour que l’existence d’une
horloge biologique endogène soit mise en évidence chez
l’animal. En 1972, sa localisation précise est décrite chez
les mammifères, dans l’hypothalamus, à la base du troisième ventricule [3]. Depuis, les progrès scientifiques ont
été considérables. Il est maintenant évident que les horloges biologiques font partie intégrante de la vie de tous les
organismes vivants (bactéries, plantes, animaux). Leur présence et leur bon fonctionnement sont indispensables à la
vie.
Fonctions contrôlées par l’horloge
circadienne
De nombreuses fonctions physiologiques présentent une
rythmicité circadienne chez l’homme. La Fig. 1 illustre
le contrôle circadien sur le sommeil, le système nerveux
autonome, les performances cognitives, l’humeur, l’activité
Physiologie de l’horloge circadienne endogène
5
6
C. Gronfier
deux ans ! (Yamazaki et Menaker, données non publiées)
[14].
L’importance clinique des gènes horloges a été clairement mise en évidence au cours des dernières années
[15]. Il a été montré que les individus de chronotype matinal extrême (voir article Taillard) présentent (prévalence
accrue) un polymorphisme du gène horloge Per1 (T2434Cex18). Une mutation de Per2 a été observée chez certains
patients atteints du trouble du rythme circadien du sommeil
de type avance de phase. À l’opposé, chez les chronotypes
de type vespéral extrême et chez les patients atteints du
trouble du rythme circadien du sommeil de type retard de
phase, une augmentation de la prévalence d’un polymorphisme du gène Per3 a été rapportée dans certaines études.
Caractéristique endogène de l’horloge
circadienne
Figure 1. Représentation schématique des fonctions biologiques contrôlées par l’horloge biologique circadienne (liste non exhaustive).
Les structures indiquées en couleurs sont respectivement, en rouge : le noyau suprachiasmatique ; en orange : la glande pinéale ; en bleu :
l’hypothalamus (contenant l’aire ventrolatérale préoptique [VLPO], dénommé le sleep switch) ; en beige : le tronc cérébral (contenant
la voie corticale activatrice ascendante et le switch sommeil à ondes lentes/sommeil paradoxal) ; en vert : le thalamus (responsable de
l’activation corticale et la synchronisation de l’EEG). Figure modifiée de Mignot et al. [42]
motrice, la mémoire, certaines secrétions hormonales.
La vigilance, les performances cognitives, la mémoire,
l’efficacité musculaire, la température corporelle, les
activités gastro-intestinales, la pression artérielle sont
maximales pendant le jour, c’est-à-dire pendant la
veille. À l’opposé, la sécrétion de l’hormone mélatonine, la relaxation musculaire, la pression de sommeil
doivent être maximales pendant la nuit, pendant le sommeil.
De nombreuses autres fonctions ou activités biologiques
circadiennes sont régulièrement découvertes, aussi bien en
périphérie qu’au niveau central. Le système circadien vient
d’être récemment impliqué dans le contrôle de la division cellulaire, de l’apoptose dans le cancer [12] et dans
la réparation de l’ADN [2]. Sans qu’un lien de cause à
effet n’ait encore été établi, on comprend mieux, d’un
point de vue mécanistique, comment la désynchronisation
du système circadien pourrait être responsable de la prévalence accrue de certains cancers dans le travail posté.
L’importance du système circadien et de sa bonne synchronisation aux 24 heures apparaît donc cruciale pour la santé
(Fig. 1).
Précisons ici que les rythmes biologiques de 24 heures
sont dits circadiens (du latin circa « proche de » et dies
« jour ») lorsqu’ils sont générés par l’horloge circadienne
endogène de l’organisme. Dans ce cas, et seulement
dans ce cas, ils persistent en l’absence de variations
rythmiques de l’environnement (température, lumière,
humidité, etc.). Lorsqu’ils ne sont qu’une réponse à
l’environnement (par exemple aux changements de température ou de lumière), on doit parler de rythmes
diurnes ou nycthéméraux, mais en aucun cas de rythmes
circadiens.
Anatomie et origine moléculaire de la
rythmicité circadienne
L’horloge circadienne est localisée dans les NSC, une structure paire d’environ 1 mm3 contenant approximativement
20 000 neurones [3]. Son activité rythmique est sous-tendue
par une dizaine de « gènes horloge » dont l’activité cyclique
(via la synthèse de protéines et les rétrocontrôles positifs
et négatifs sur l’expression des gènes) est responsable du
rythme proche de 24 heures de chacun de ses neurones [4]1 .
La meilleure preuve fonctionnelle que l’activité rythmique de l’horloge circadienne est endogène et ne nécessite
pas la présence d’un cycle externe pour persister provient d’études réalisées chez le rongeur. Des neurones
des NSC prélevés chez une souris et placés dans une
boîte de culture ont montré une activité électrique
rythmique proche de 24 heures, de manière précise et
prévisible, en conditions de culture constantes, pendant
1 En bref, on considère actuellement que les protéines BMAL1
et CLOCK forment un hétérodimère qui active la transcription des
gènes horloges Per, Cry, Ror et Rre-Erb˛ (voir Fig. 5). Lorsque les
protéines PER et CRY s’accumulent jusqu’à un niveau critique, elles
forment un complexe avec le dimère BMAL1-CLOCK et inhibent alors
leur propre transcription. Il existe une boucle de régulation additionnelle dans laquelle la protéine REV-ERB␣ inhibe et la protéine
ROR␥ active la transcription de Bmal1. Les dernières données suggèrent que la protéine SIRT1 se lie au complexe CLOCK-BMAL1 et
active la déacétylation et dégradation de PER2 [13]. Ces boucles
d’autorégulation positive et négative constituent le cœur de la
machinerie moléculaire à l’origine de la rythmicité circadienne
endogène.
Quand un organisme est placé dans des conditions
constantes, c’est-à-dire, quand il n’est plus soumis aux
influences de l’environnement telles que les variations de
température, de lumière, etc., son horloge biologique continue à fonctionner, mais son rythme (on dit sa période)
n’est plus exactement de 24 heures. Dans ces conditions,
l’horloge circadienne exprime sa propre période endogène,
qui dépend de la vitesse à laquelle s’exécutent les boucles
moléculaires dont nous avons parlé dans le paragraphe précédent. Tout comme une horloge mécanique qui ne serait
pas remise a l’heure de temps en temps, en l’absence de
synchronisation par l’environnement l’horloge biologique
circadienne prend un peu de retard ou un peu d’avance,
selon les individus (selon la période de leur l’horloge). On
dit dans ces conditions que l’horloge est en « libre cours ».
Ce phénomène a été très bien étudié chez le rongeur chez
qui l’activité motrice enregistrée en condition d’obscurité
constante pendant plusieurs semaines débute tous les jours
un peu plus tôt (chez la souris), à une heure tout à fait
prévisible dès les deux premières semaines à l’obscurité.
Cette propriété est moins facile à étudier chez l’homme.
On l’observe chez des sujets aveugles, chez qui l’absence
de lumière ne permet pas à l’horloge biologique de se synchroniser aux 24 heures [16]. C’est ce phénomène de libre
cours qui permet d’expliquer qu’environ 75 % des aveugles se
plaignent de ne pas avoir un sommeil de bonne qualité [17].
Il est important de noter que la période de l’horloge
est une caractéristique individuelle très précise. Elle ne
semble pas varier chez l’adulte au cours du vieillissement
[5], mais pourrait présenter une certaine plasticité durant
l’enfance et l’adolescence (un allongement de la période
à l’adolescence pourrait expliquer la tendance « couchetard », voire le trouble de type retard de phase observé
dans la tranche d’âge 15 à 25 ans [18]). Contrairement à
ce que l’on croyait dans les années 1960 à partir des travaux d’Aschoff (et que l’on retrouve encore dans certains
ouvrages), la période de l’horloge endogène n’est pas de
25 heures chez l’homme. Grâce à l’utilisation de protocoles
expérimentaux très contrôlés (forced desynchrony, réalisés en complète isolation temporelle et dans des conditions
de luminosité très faible [5], on a pu mettre en évidence
que la période de l’horloge biologique chez l’homme est en
réalité très proche de 24 heures (24,2 heures en moyenne,
Figure 2. Période circadienne endogène chez l’homme. La
période endogène est ici mesurée en condition de forceddesynchrony (14 journées de 28 heures, lumière inférieure à
0,5 lux), chez 52 sujets hommes et femmes âgés de 20 à 42 ans
(adapté de Czeisler et al. [5] et Gronfier et al. [43]).
Fig. 2). On estime qu’environ 95 % de la population possède
une période comprise entre 23 h 30 et 24 h 30, que 75 % des
individus possèdent une période légèrement supérieure à
24 heures (entre 24 h 00 et 24 h 30), et que 25 % de la population possède une période de moins de 24 heures (entre
23 h 30 et 24 h 00). L’un des impacts directs de la période
dans la vie de tous les jours est le timing des rythmes biologiques dans les 24 heures, c’est-à-dire leur expression au
bon moment. Pour ne citer qu’un exemple, les individus
qui possèdent une période courte (une horloge rapide) sont
généralement des couche-tôt (chronotypes du matin) alors
que les couche-tard (chronotypes du soir) ont plutôt une
période longue (une horloge plus lente) [19] (Fig. 2).
Horloges circadiennes périphériques
Depuis sa découverte en 1972, le NSC a été considéré
comme l’unique horloge circadienne dont les signaux de
sortie, directs ou indirects (par connexions neuronales,
synthèse de neuropeptides, sécrétion d’hormones, etc.)
régulaient la rythmicité de l’ensemble des fonctions physiologiques. Des résultats récents ont remis en question
cette idée d’unicité de l’horloge circadienne centrale. En
effet, il a été établi que la majorité des tissus périphériques (poumon, cœur, foie, intestin) possèdent, d’une part,
le mécanisme moléculaire (gènes horloges) nécessaire à
l’expression d’une rythmicité et, d’autre part, une activité rythmique autonome et soutenue [20]. Le NSC étant la
seule horloge directement synchronisée par la lumière, il est
maintenant considéré comme l’horloge « maître » qui assure
l’entraînement au cycle lumière-obscurité et le maintien de
la synchronie (les relations de phase optimales) entre les
multiples horloges périphériques [20]. Ces dernières pourraient, en retour, influencer le NSC par des mécanismes de
communication encore inconnus. Les conséquences d’une
synchronisation adaptée du système circadien sont d’une
importance capitale, puisque, selon la structure, entre 8
à 20 % des gènes chez le mammifère sont exprimés sous
contrôle d’horloges circadiennes (expression rythmique).
Synchronisation par la lumière
L’horloge possède une activité endogène, mais elle n’est
pas indépendante de l’environnement. Nous venons de
le voir, sa période est proche, mais pas exactement de
24 heures. Elle doit donc être synchronisée aux 24 heures par
l’environnement. Chez les mammifères, c’est la lumière qui
est le synchroniseur le plus puissant de l’horloge interne.
Alors que la sensibilité du système circadien à la lumière
a été mise en évidence il y a un siècle chez le mammifère,
sa démonstration chez l’homme ne date que des années
1980 [21]. Comme nous le verrons en détail dans la section suivante, les études ont depuis montré que le système
circadien humain peut être manipulé (sa phase peut être
avancée ou retardée) par la lumière, sous la dépendance
de plusieurs paramètres quantitatifs et qualitatifs (intensité
lumineuse, durée, heure d’exposition), tout comme chez les
autres mammifères.
Le terme « synchronisation » (remise à l’heure) de
l’horloge circadienne, correspond, tout comme pour une
montre, à une avance ou à un retard de l’horloge par rapport à son heure précédente. Chez un individu du soir,
dont la période endogène est de 24 h 30, l’horloge doit être
avancée de 30 minutes tous les jours pour être synchronisée aux 24 heures, sans quoi elle prendra quotidiennement
30 minutes de retard. Au contraire, chez un individu du
matin dont la période serait de 23 h 30, l’horloge circadienne
doit être retardée en moyenne de 30 minutes tous les jours.
7
D’autres synchroniseurs existent chez les animaux, ils
sont moins évidents chez l’homme. On les appelle les synchroniseurs « non photiques », car ils n’impliquent pas de
lumière. Par exemple, la prise alimentaire et l’exercice
physique ont un effet synchroniseur sur l’horloge humaine,
mais il est nettement moins important que celui de la
lumière. Les études réalisées chez l’homme dans les années
1950 ont laissé penser que les synchroniseurs sociaux
étaient plus puissants que la lumière [22]. On sait maintenant que cela n’est pas correct. En outre, il n’a jamais
été démontré de manière indiscutable que les facteurs
sociaux per se possédaient le moindre effet synchronisateur de l’horloge biologique chez l’homme. La meilleure
preuve que les synchroniseurs non photiques ont, s’il
existe, un effet très limité, provient de l’observation
que la grande majorité des aveugles — ne possédant pas
de perception lumineuse — sont en état de libre cours,
non synchronisés, malgré une vie sociale et une activité
calées sur les 24 heures (travail, coucher/lever, prise des
repas, activité sportives, etc.). Le synchroniseur non photique le plus étudié, et pour lequel l’effet sur l’horloge
circadienne humaine est indiscutable, est la mélatonine
[23,41].
Photoréception circadienne
Il était admis jusqu’à récemment que les cônes et bâtonnets de la rétine externe étaient les seuls photorécepteurs
Figure 3. Schéma de l’œil (en coupe) avec une représentation agrandie de la rétine (à droite). L’image (la lumière) traverse l’œil depuis
la cornée jusqu’à la rétine, en traversant les différents milieux. L’iris se contracte ou se dilate en fonction des conditions lumineuses.
Le cristallin joue le rôle d’un objectif photographique, puisqu’il permet la mise au point de l’image (accommodation) sur la rétine. Les
différents photorécepteurs rétiniens transmettent ensuite l’information lumineuse au cerveau. Les cônes permettent la vision en condition
de faible lumière, les bâtonnets permettent la vision des couleurs. Ces deux types de cellules constituent la voie visuelle. Les cellules
ganglionnaires à mélanopsine sont impliquées dans la régulation des rythmes biologiques. Elles constituent la voie non visuelle et projettent
vers des structures impliquées dans la régulation du système circadien, du réflexe pupillaire, du sommeil et de la vigilance.
8
C. Gronfier
Figure 4. Sensibilité des photorécepteurs classiques (cônes sensibles aux longueurs d’ondes courtes [short wavelengths, SW], moyennes
[MW], longues [LW] et bâtonnets : rods) et de la mélanopsine (mel) chez l’homme. La sensibilité du système circadien chez l’homme (estimée
par la suppression de la mélatonine — points noirs) est optimale à ∼480 nm, correspondant au pic de sensibilité de la mélanopsine.
responsables de la transduction de l’information lumineuse
vers l’horloge endogène. Les études récentes chez le rongeur montrent que deux systèmes rétiniens sont impliqués
dans la photoréception circadienne (Fig. 3) :
• les photorécepteurs de la rétine externe impliqués dans
la vision perceptive (cônes et bâtonnets) ;
• les cellules ganglionnaires à mélanopsine, intrinsèquement photosensibles (intrinsically photosensitive retinal
ganglion cells [ipRGC]) impliquées dans un grand nombre
de fonctions non visuelles [24] (non-image forming).
En l’absence de ces deux systèmes, le système circadien
est « aveugle » chez le rongeur et fonctionne en libre cours,
exprimant sa rythmicité endogène [25]. Bien que les ipRGC
reçoivent des afférences excitatrices et/ou inhibitrices des
bâtonnets et des cônes [26], on ne connaît pratiquement
rien sur les interactions et la contribution relative des différents photorécepteurs. Les études récentes chez l’animal
suggèrent des interactions complexes, dans des domaines
spécifiques de détection, dépendant de facteurs temporels,
de la luminance et du spectre lumineux [26,27]. In fine, on
considère à l’heure actuelle que l’information lumineuse
responsable de la synchronisation de l’horloge biologique
passe par les cellules ganglionnaires à mélanopsine, en stimulant ces cellules soit directement, soit indirectement par
le bais des cônes et des bâtonnets.
Les deux types de photorécepteurs de la rétine externe
et interne sont phylogénetiquement et fonctionnellement
différents. Les bâtonnets sont très sensibles à la lumière
(faibles irradiances) alors que les cônes, fonctionnent à des
niveaux de lumière plus élevés et, selon le type de photopigment présent dans la cellule, présentent des réponses
spectrales spécifiques (les pics de sensibilité des trois types
de cônes chez l’homme sont à ∼442, 540 et 564 nm) (Fig. 4).
Les cellules ganglionnaires à mélanopsine nécessitent de
fortes irradiances et chez tous les vertébrés étudiés ont un
pic de sensibilité entre 480 à 484 nm. Une étude récemment
réalisée dans notre laboratoire confirme que le pic de sensibilité du système circadien humain est de ∼480 nm et que les
longueurs d’ondes courtes (< 440 nm) ou longues (> 560 nm)
sont significativement moins efficaces. La courbe de sensibilité spectrale du système circadien (Fig. 4) suggère un rôle
central de la mélanopsine dans la sensibilité photique du
système circadien chez l’homme.
Voies visuelles et non visuelles
« La voie visuelle » est la mieux connue. Elle conduit à la
formation et la perception des images. Elle emprunte le
nerf optique depuis la rétine (les cônes et les bâtonnets
sont à l’origine du message lumineux) et se projette sur
les structures cérébrales impliquées dans la vision : le corps
genouillé latéral, le cortex occipital visuel, puis les structures d’analyse de l’image (la reconnaissance d’un objet
sera effectuée par une « voie ventrale » qui s’étend vers le
lobe temporal du cerveau ; la localisation d’un objet et son
mouvement s’effectueront plutôt dans la « voie dorsale » qui
se projette vers le lobe pariétal) (Fig. 5).
« La voie non visuelle » est encore assez mal connue car
sa découverte est récente. Comme son nom l’indique, cette
voie non visuelle est impliquée dans des mécanismes différents de la vision, c’est-à-dire, qui ne conduisent pas à la
formation d’image. Les études de traçage anatomique [28]
montrent des projections des cellules ganglionnaires à mélanopsine vers le SCN (régulation des rythmes biologiques),
la ventro-lateral-pre-optic area (VLPO, régulation des états
de veille et de sommeil), la ventral-sub-para-ventricular
zone (vSPZ, impliquée dans la régulation du sommeil et
de l’activité locomotrice), le pre-tectal-area (PTA, impliquée dans le reflexe pupillaire). La lumière, par ces voies
non visuelles, va donc directement stimuler des structures
cérébrales impliquées dans le contrôle de la vigilance, du
sommeil, des performances cognitives et psychomotrices.
Alors que la séparation de ces deux voies anatomiques
n’avait pas encore été clairement identifiée, on sait depuis
1995 que certains aveugles ne possédant aucune perception
visuelle consciente peuvent avoir un système circadien sensible à la lumière [29]. Le système visuel de ces patients
Figure 5. Modèle de fonctionnement moléculaire de l’oscillateur
circadien de mammifère. Les protéines BMAL1 et CLOCK forment un
hétérodimère qui active la transcription des gènes horloges Per, Cry,
Ror et Rre-Erb˛. Lorsque les protéines PER et CRY s’accumulent
jusqu’à un niveau critique, elles forment un complexe avec le
dimère BMAL1-CLOCK et inhibent alors leur propre transcription.
Il existe une boucle de régulation additionnelle dans laquelle la
protéine REV-ERB␣ inhibe, et la protéine ROR␥ active, la transcription de Bmal1. Les dernières données suggèrent que la protéine
SIRT1 se lie au complexe CLOCK-BMAL1 et active la déacétylation
et dégradation de PER2 [13]. Ces boucles d’autorégulation positive
et négative constituent la machinerie moléculaire à l’origine de la
rythmicité circadienne endogène (Figure modifiée de Asher et al.
[13]).
est aveugle, mais les fonctions non visuelles (dont l’horloge
circadienne) ne sont pas aveugles et reçoivent une information photique. Précisons ici que ces cas sont rares (très
peu d’individus ont été étudiés dans le monde) et que les
patients atteints de pathologies oculaires qui conduisent à
une privation partielle ou totale de l’information photique
présentent une prévalence accrue de troubles du sommeil et
des rythmes biologiques. Comme nous l’avons déjà évoqué,
la grande majorité des aveugles manifeste une altération
des rythmes circadiens qui s’expriment le plus souvent en
« libre cours », et cette condition clinique est associée à des
troubles du sommeil dans plus de 75 % des cas [17,30].
La réponse du système circadien à la lumière
dépend des caractéristiques photiques
L’effet de la lumière sur l’horloge « dépend de l’intensité
lumineuse et de sa durée ». Plus le stimulus lumineux est
intense et/ou plus la durée est longue, plus l’effet sera
important. Par exemple, une exposition lumineuse nocturne
d’une durée de 6,5 heures conduit à un retard du rythme
de mélatonine de plus de deux heures avec une lumière
blanche intense (10 000 lux), alors que l’effet est indétec-
9
table si l’intensité lumineuse est inférieure à 10 lux [31].
Il faut noter que pour un stimulus donné à la même heure
pour une même durée d’exposition, une intensité lumineuse
de 100 lux (10 % de l’intensité maximale testée) produit un
retard d’environ une heure, soit 50 % de l’effet maximal
[31]. De ce fait, il faut garder à l’esprit que la course à
l’intensité lumineuse ne sert à rien car, au-delà d’un certain niveau, la réponse de l’horloge biologique n’augmente
plus. Notons toutefois que les études récentes réalisées sur
le terrain [32] font apparaître que les intensités lumineuses
auxquelles les personnes sédentaires ou âgées sont exposées au cours de la journée sont relativement modérées et
que, dans certains cas, une insuffisance de lumière peut
conduire aux troubles de l’humeur ou de la synchronisation
de l’horloge dont nous parlerons plus loin.
L’effet de la lumière « dépend de sa couleur » (son
spectre). Une lumière monochromatique bleue (longueur
d’onde de 480 nm) peut être aussi efficace qu’une lumière
fluorescente blanche 100 fois plus intense (comportant 100
fois plus de photons). L’horloge biologique est donc maximalement sensible à une lumière de couleur comprise entre
460 à 480 nm [33]. Comme nous l’avons vu dans la section précédente sur les photorécepteurs, cette propriété
repose sur la sensibilité des cellules ganglionnaires à mélanopsine, qui sont les photorécepteurs de la voie non visuelle.
Ces récepteurs sont sujets à de nombreuses recherches
(dont certaines dans notre laboratoire) afin de pouvoir développer des méthodes de traitement de certaines troubles
biologiques plus efficaces et plus rapides que les méthodes
actuelles utilisant des lumières blanches.
Enfin, l’effet de la lumière « dépend de l’heure à laquelle
elle est perçue ». La courbe de réponse de phase (phase response curve [PRC]) montre que la lumière à laquelle nous
sommes exposés le soir et en début de nuit (en moyenne
entre 18 h 00 et 6 h 00 du matin) a pour effet de retarder
l’horloge, alors que la lumière reçue en fin de nuit et le
matin (en moyenne entre 6 h 00 du matin et 18 h 00) a l’effet
inverse d’avancer l’horloge [34]. C’est en fin d’après midi
(18 h 00 en moyenne) que l’horloge est la moins sensible à la
lumière et c’est peu avant le coucher et peu après le lever
qu’elle l’est le plus.
C’est la lumière perçue tout au long de la journée qui
permet, par le biais d’une resynchronisation du système circadien, de rester synchronisé à la journée de 24 heures, en
corrigeant la différence entre la période interne de l’horloge
(plus courte ou plus longue que 24 heures) par rapport aux
24 heures.
Approches cliniques
Problème des troubles du rythme circadien du
sommeil
Dans les troubles du rythme circadiens du sommeil (type
avance de phase, type retard de phase, type veille sommeil
irrégulier, type libre cours, type jet-lag et type travail posté)
l’origine des symptômes provient d’une mauvaise synchronisation de l’horloge biologique [35]. Sans entrer dans le détail
de chacune des pathologies, dans ces situations l’horloge
biologique n’est pas en phase avec le rythme veille-sommeil
imposé à l’organisme. L’individu cherche à être actif durant
10
toute ou une partie de sa nuit biologique et à dormir durant
tout ou une partie de son jour biologique. Les symptômes
sont, d’une part, des troubles de la vigilance et, d’autre
part, des troubles du sommeil. En effet, les performances
durant la nuit biologique sont faibles, la vigilance chute,
les erreurs d’analyse et les temps de réactions augmentent.
Le sommeil durant la journée biologique est plus léger, il
est plus fragmenté et il est moins efficace. Les conséquences d’une mauvaise synchronisation de l’horloge biologique
peuvent être dramatiques. Le nombre d’accidents de la
route culmine entre 2 h 00 et 5 h 00 du matin, de même que
les erreurs médicales dans les services d’urgence à cause
des gardes de longue durée (plus de 24 heures d’affilée) et
du travail au moment où l’organisme est censé dormir. De
même, les catastrophes de Tchernobyl, de l’Exxon Valdes, ou
encore du Titanic, sont toutes survenues durant la nuit, liées
à des erreurs de jugement chez des individus en situation de
dette de sommeil ou chez qui l’horloge biologique n’était
pas correctement adaptée au travail de nuit. Le fonctionnement optimal de l’organisme s’effectue lorsque le rythme
veille/sommeil imposé à l’organisme est en synchronie avec
la journée/nuit biologique (endogène).
Approches chronobiologiques et stratégies
photiques (photothérapie)
Les approches utilisées dans le traitement des troubles du
rythme circadien du sommeil reposent sur les principes
chronobiologiques détaillés précédemment, en particulier
l’effet de la lumière sur le système circadien.
Les pathologies pour lesquelles la photothérapie est
reconnue comme un traitement efficace sont la dépression
saisonnière (ainsi que d’autres dépressions) et les troubles
du rythme circadien du sommeil : les troubles de type avance
de phase et retard de phase, de type libre cours, les troubles
du travail posté et du décalage horaire. L’approche vise à
avancer ou à retarder l’horloge jusqu’à l’obtention d’une
synchronisation adaptée, c’est-à-dire d’un horaire de sommeil (de qualité) en adéquation avec l’activité sociale et
professionnelle du patient. Dans le cas du libre cours chez
l’aveugle, l’approche de choix doit être l’administration de
mélatonine pour ses effets non photiques sur l’horloge circadienne. Dans le cas du travail posté, les stratégies de
traitement lumineux existent et sont efficaces, mais elles
sont souvent difficiles à mettre en œuvre, surtout dans les
postes a horaires variables. Dans le cas d’un poste régulier
de nuit, les recommandations actuelles sont une exposition
à la lumière de forte intensité en première moitié de poste
et une réduction de l’intensité lumineuse matinale [36,37].
Évolution et futur de la photothérapie
Les recherches actuelles visent à améliorer les stratégies de
traitement utilisant la lumière afin qu’elles soient encore
plus efficaces et plus pratiques (plus courtes). Les questions sur lesquelles les équipes de recherche travaillent
sont la détermination de l’intensité lumineuse optimale,
la composition spectrale (couleurs) optimale, la durée et
l’heure optimale d’exposition à la lumière, et les aspects
dynamiques de présentation de la lumière. Il est envisageable que les durées d’exposition soient bien plus courtes
à l’avenir et que les stratégies de photothérapie soient pré-
C. Gronfier
conisées dans de nombreuses autres situations, normales et
pathologiques. Les effets de la lumière sur la vigilance et les
performances cognitives laissent entre apercevoir des possibilités de traitement des troubles de la vigilance et des
performances cognitives dans nombreuses situations normales et pathologiques. Par ailleurs, l’utilisation de ces
méthodes de traitement est à l’étude dans le cadre des
troubles du sommeil et des rythmes biologiques rencontrés dans certaines pathologies oculaires (cécité sévère,
glaucome), dans le vieillissement et dans certaines maladies neurodégénératives (maladies d’Alzheimer). À titre
d’exemple, mentionnons ici la récente étude du groupe
d’Eus van Someren, qui montre que la photothérapie améliore certains des symptômes cognitifs et non cognitifs dans
la démence du sujet âgé [38]. Ce résultat est extrêmement
intéressant, car la magnitude de l’effet de la lumière (effect
size) est aussi élevée que celle de certains anticholinestérasiques actuels. . . La lumière a décidément de beaux jours
devant elle !
Références
[1] Dunlap JC, Loros JJ, DeCoursey PJ. In: Chronobiology: biological timekeeping. Sinauer. 2004.
[2] Collis SJ, Boulton SJ. Emerging links between the biological clock and the DNA damage response. Chromosoma
2007;116:331—9.
[3] Moore RY, Eichler VB. Loss of a circadian adrenal corticosterone
rhythm following suprachiasmatic lesions in the rat. Brain Res
1972;42:201.
[4] Reppert SM, Weaver DR. Coordination of circadian timing in
mammals. Nature 2002;418:935.
[5] Czeisler CA, Duffy JF, Shanahan TL, et al. Stability, precision,
and near-24-hour period of the human circadian pacemaker.
Science 1999;284:2177—81.
[6] Brandenberger G, Gronfier C, Chapotot F, Simon C, Piquard
F. Effect of sleep deprivation on overall 24 h growth-hormone
secretion. Lancet 2000;356:1408.
[7] Spiegel K, Leproult R, Van Cauter E. Impact of sleep debt on
metabolic and endocrine function. Lancet 1999;354:1435.
[8] Wright Jr KP, Hull JT, Czeisler CA. Relationship between alertness, performance, and body temperature in humans. Am J
Physiol Regul Integr Comp Physiol 2002;289:R1370.
[9] Levi F, Focan C, Karaboue A, et al. Implications of circadian
clocks for the rhythmic delivery of cancer therapeutics. Adv
Drug Deliv Rev 2007;59:1015—35.
[10] Wirz-Justice A, Terman M, Oren DA, et al. Brightening depression. Science 2004;303:467—9.
[11] Mairan (de) JJ. Observation botanique. Historie de l’Academie
Royale des Sciences 1729:35.
[12] Granda TG, Liu XH, Smaaland R, et al. Circadian regulation of
cell cycle and apoptosis proteins in mouse bone marrow and
tumor. FASEB J 2005;19:304—6.
[13] Asher G, Gatfield D, Stratmann M, et al. SIRT1 regulates circadian clock gene expression through PER2 deacetylation. Cell
2008;134:317—28.
[14] Yamazaki K, Straume M, Tei H, Sakaki Y, Menaker M, Block GD.
Effects of aging on central and peripheral mammalian clocks.
Proc Natl Acad Sci USA 2002;99:10801.
[15] Dardente H, Cermakian N. Molecular circadian rhythms in
central and peripheral clocks in mammals. Chronobiol Int
2007;24:195—213.
[16] Miles LE, Raynal DM, Wilson MA. Blind man living in
normal society has circadian rhythms of 24.9 h. Science
1977;198:421—3.
[17] Leger D, Guilleminault C, Defrance R, Domont A, Paillard M.
Blindness and sleep patterns. Lancet 1996;348:830.
[18] Roenneberg T, Kuehnle T, Pramstaller PP, et al. A marker for
the end of adolescence. Curr Biol 2004;14:R1038—9.
[19] Duffy JF, Rimmer DW, Czeisler CA. Association of intrinsic circadian period with morningness-eveningness, usual wake time,
and circadian phase. Behav Neurosci 2001;115:895.
[20] Hastings MH, Reddy AB, Maywood ES. A clockwork web: circadian timing in brain in brain and periphery, in health and
disease. Nat Rev Neurosci 2003;4:649—61.
[21] Czeisler CA, Richardson GS, Zimmerman JC, Moore-Ede MC,
Weitzman ED. Entrainment of human circadian rhythms
by light-dark cycles: a reassessment. Photochem Photobiol
1981;34:239.
[22] Aschoff J. Human circadian rhythms in activity, body temperature and other functions. Life Sci Space Res 1967;5:159.
[23] Arendt J, Rajaratnam SM. Melatonin and its agonists: an
update. Br J Psychiatry 2008;193:267—9.
[24] Berson DM, Dunn FA, Takao M. Phototransduction by retinal ganglion cells that set the circadian clock. Science
2002;295:1070—3.
[25] Hattar S, Lucas RJ, Mrosovsky N, et al. Melanopsin and rodcone photoreceptive systems account for all major accessory
visual functions in mice. Nature 2003;424:75—81.
[26] Dacey DM, Liao HW, Peterson BB, et al. Melanopsin-expressing
ganglion cells in primate retina signal colour and irradiance and
project to the LGN. Nature 2005;433:749—54.
[27] Dkhissi-Benyahya O, Gronfier C, De Vanssay W, Flamant F,
Cooper HM. Modeling the role of mid-wavelength cones in circadian responses to light. Neuron 2007;53:677—87.
[28] Gooley JJ, Lu J, Fischer D, Saper CB. A broad role
for melanopsin in nonvisual photoreception. J Neurol Sci
2003;23:7093—106.
[29] Czeisler CA, Shanahan TL, Klerman EB, et al. Suppression of
bright light. New Eng J Med 1995;332:6.
[30] Sack RL, Lewy AJ, Blood ML, Keith LD, Nakagawa H. Circadian
rhythm abnormalities in totally blind people: incidence and
clinical significance. J Clin Endocrinol Metab 1992;75:127.
[31] Zeitzer JM, Dijk DJ, Kronauer RE, Brown EN, Czeisler CA.
Sensitivity of the human circadian pacemaker to nocturnal
11
light: melatonin phase resetting and suppression. J Physiol
2000;526:695—702.
[32] Van Someren EJ, Kessler A, Mirmiran M, Swaab DF. Indirect bright light improves circadian rest-activity rhythm
disturbances in demented patients. Biol Psychiatry 1997;41:
955—63.
[33] Brainard GC, Hanifin JP, Greeson JM, et al. Action
spectrum for melatonin regulation in humans: evidence
for a novel circadian photoreceptor. J Neurosci 2001;21:
6405.
[34] Khalsa SBS, Jewett ME, Cajochen C, Czeisler CA. A phase response curve to single bright light pulses in human subjects. J
Physiol 2003;549:945—52.
[35] Gronfier C. Les troubles du rythme circadien du sommeil. Sommeil et vigilance (Société française de recherche et médecine
du sommeil) 2007;16:13—5.
[36] Bjorvatn B, Pallesen S. A practical approach to circadian
rhythm sleep disorders. Sleep Med Rev 2008 [Epub ahead of
print].
[37] Leger D, Philip P, Jarriault P, Metlaine A, Choudat D. Effects of a
combination of napping and bright light pulses on shift workers
sleepiness at the wheel: a pilot study. J Sleep Res 2008 [Epub
ahead of print].
[38] Riemersma-van der Lek RF, Swaab DF, Twisk J, Hol EM, Hoogendijk WJ, Van Someren EJ. Effect of bright light and melatonin
on cognitive and noncognitive function in elderly residents
of group care facilities: a randomized controlled trial. JAMA
2008;299:2642—55.
[39] Taillard J. Clinical evaluation of the chronotype in sleep medicine. Med Sommeil 2009;6:31—4.
[40] Bayon V, Prévot E, Léger D. Shift work and cancer. Med Sommeil
2009;6:25—30.
[41] Claustrat B. Melatonin and sleep-wake rhythm disturbances.
Med Sommeil 2009;6:12—24.
[42] Mignot E, Taheri S, Nishino S. Sleeping with the hypothalamus: Emerging therapeutic targets for sleep disorders. Nature
Neurosci 2002; 5:1071.
[43] Gronfier C, Wright KP Jr, Kronauer RE, Czeisler CA. Entrainment
of the human circadian pacemaker to longer-than-24-h days.
Proc Natl Acad Sci U S A. 2007;104:9081—6.
MISE AU POINT
Travail posté et cancers
Shift work and cancer
V. Bayon ∗, E. Prévot , D. Léger
Centre du sommeil et de la vigilance, faculté de médecine, Hôtel Dieu, AP—HP, université
Paris-Descartes, 1, place du Parvis-Notre-Dame, 75181 Paris cedex 04, France
MOTS CLÉS
Travail de nuit ;
Travail posté ;
Rythmes biologiques ;
Cancers ;
Législation
KEYWORDS
Night work;
Shift work;
Biological rhythms;
Cancers;
Legislation
Résumé En dépit d’un cadre législatif qui stipule que le travail de nuit doit rester exceptionnel, force est de constater que les rythmes de travail en horaires postés sont de plus en
plus fréquents, ce qui n’est pas sans conséquence sur l’organisme. En effet, la dérégulation des
rythmes circadiens génère des troubles du sommeil, mais a aussi des répercussions sur le système cardiovasculaire, le fonctionnement digestif et le système immunitaire. Après un rappel
du contexte réglementaire actuel en France, la problématique des liens entre travail posté et
cancers sera abordée avec l’exemple du cancer du sein.
Summary Although current French legislation states that night work should remain exceptional, shift work is more and more common, despite the fact that irregular work schedules have
significant repercussions on the organism. Indeed, dysregulation of biological rhythms associated with shift work may lead to sleep problems, disturb the cardiovascular and gastro-intestinal
system and cause immune dysfunction. After a brief recall of current French legislation, the
interrelationship between night-shift work and breast cancer will be discussed.
Introduction
Compte tenu des exigences industrielles et économiques, il existe de nombreuses
organisations de travail en termes de rythmes et d’horaires. Actuellement, le travail posté
∗
Auteur correspondant.
Adresse e-mail : [email protected] (V. Bayon).
doi:10.1016/j.msom.2009.02.004
26
concerne 15 à 20 % de la population active des pays développés. Cependant, l’ensemble des répercussions sur la santé
du travail en horaires décalés et de nuit est encore imparfaitement connu [1].
En effet, si les altérations de la qualité et de la quantité
du sommeil des travailleurs de nuit ont été souvent décrites
[2], les troubles digestifs dont se plaignent ces salariés sont
moins bien explorés et, de même, on commence seulement
depuis quelques années à voir apparaître les effets à long
terme de ces nouveaux rythmes de travail sur l’organisme
[3].
Classiquement, il y a une dette de sommeil chez les
travailleurs postés, car le sommeil survient à une heure
inhabituelle. En effet, le sommeil de jour est raccourci
d’une à quatre heures par rapport au sommeil de nuit [4].
Parallèlement à cette diminution du temps de sommeil
total, il existe une baisse de la qualité du sommeil en raison
des difficultés d’endormissement, des réveils multiples et
du réveil précoce, d’où la sensation d’un sommeil non récupérateur, ainsi qu’une somnolence accrue pendant la veille
[5]. Des conditions environnementales non satisfaisantes
(température, bruit et lumière inadaptés) s’ajoutent à ces
raisons chronobiologiques pour expliquer ces troubles.
En ce qui concerne les relations entre troubles cardiovasculaires, risque métabolique et travail de nuit, elles ont
été pressenties depuis le milieu des années 1980 [6—8].
Toutefois, la plupart des études se heurtent à de nombreux
biais, ce qui rend la généralisation et l’interprétation
des résultats souvent difficiles. Par ailleurs, la mise en
évidence des mécanismes physiopathologiques explicatifs
de ces observations épidémiologiques n’est pas aisée.
Le facteur chronobiologique joue un rôle essentiel. En
effet, il participe, comme décrit brièvement ci-dessus, aux
phénomènes de régulation du sommeil et de la vigilance et
il intervient dans la modulation de nombreuses secrétions
de l’organisme. La perturbation de ce facteur est sans
doute un élément clé dans les effets à long terme observés.
D’un point de vue réglementaire, la législation en vigueur
tente d’encadrer au mieux les pratiques afin de limiter
les effets néfastes sur la santé tout en tenant compte des
contraintes de production.
Dans un premier temps, nous reviendrons sur la législation actuelle et la surveillance médicale de ces travailleurs,
souvent moins bien connues des médecins spécialistes du
sommeil, avant d’aborder quelques résultats des travaux
étudiant les relations entre travail posté de nuit et cancers
en prenant l’exemple du cancer du sein.
Aspects législatifs du travail posté et de
nuit
Définitions
Les rythmes de travail font l’objet d’un encadrement
juridique précis. En effet, la durée quotidienne du travail
de nuit répond à une législation spécifique qui considère
comme travail de nuit l’ensemble des occupations ayant lieu
entre 21 h 00 et 6 h 00 (art. L3122-29 du Code du travail).
Est considéré comme travailleur de nuit, le salarié pour
qui l’horaire de travail habituel comprend au moins trois
heures dans la période considérée comme travail de nuit et
V. Bayon et al.
cela, au moins deux fois par semaine, ou celui qui réalise
un nombre d’heures minimales de nuit sur une période de
référence, nombre qui sera établi par accord ou convention.
À défaut d’accord, le nombre minimal d’heures de nuit à
accomplir est de 270 heures pour une période de 12 mois
consécutifs (art. L 3122-31 et 3122-8).
La définition du travail posté s’appuie sur la directive
93/104/CE qui considère comme travail posté « tout mode
d’organisation du travail en équipe selon lequel des travailleurs sont occupés successivement sur les mêmes postes
de travail, selon un certain rythme, y compris un rythme
rotatif, et qui peut être de type continu ou discontinu entraînant pour les travailleurs la nécessité d’accomplir un travail
à des heures différentes sur une période donnée de jours ou
de semaines ».
Le travail posté se définit donc selon des critères de
continuité, de type de rotation, d’alternance des équipes
et de rythme. Le rythme de rotation est court quand la
durée passée sur le même poste est d’un à trois jours. Le
rythme est long quand cette durée dépasse cinq jours.
La législation actuelle (art. L3122-32 et 33) insiste sur
le caractère dérogatoire du travail de nuit. Il doit être
exceptionnel et justifié par des impératifs économiques
ou sociaux et il doit prendre en compte les aspects de
protection de la santé et de la sécurité des travailleurs.
Actuellement, la loi no 2001-397 du 9 mai 2001 autorise le
travail des femmes conformément à la directive européenne
du principe d’égalité hommes—femmes [9]. En revanche,
le travail de nuit pour les mineurs est toujours interdit
(art. L3163-1, 2 et 3) avec pour ceux de moins de 16 ans une
extension de la période considérée comme travail de nuit
de 20 heures à six heures. Il existe toutefois des possibilités de dérogations pour les certaines activités (commerce,
spectacle, publicité, mode).
La durée du travail de nuit ne peut pas excéder huit
heures et la durée moyenne maximale hebdomadaire ne
peut pas excéder 40 heures sur 12 semaines consécutives,
sauf dérogation exceptionnelle (art. L3122-35 du Code du
travail).
Les travailleurs de nuit bénéficient de contreparties
au titre des périodes de nuit travaillées sous forme de
repos compensateur et éventuellement de majoration salariale.
L’organisation du travail de nuit doit comprendre des
mesures destinées à améliorer les conditions de travail et
à faciliter l’accès à la formation professionnelle et doit
permettre la compatibilité des activités nocturnes avec les
responsabilités familiales et sociales des salariés.
De même, le temps de pause doit être au moins égal
à 20 minutes pour toute période de travail de plus de six
heures.
L’article L3122-37 précise que lorsque le travail de nuit
est incompatible avec des obligations familiales impérieuses, notamment avec la garde d’un enfant ou la prise
en charge d’une personne dépendante, le salarié peut refuser un poste de nuit sans que ce refus soit une faute ou un
motif de licenciement. De même, le salarié avec les obligations familiales suscitées peut demander à être affecté sur
un poste de jour.
Ces travailleurs bénéficient du droit d’être transférés,
pour raisons médicales, sur un poste de jour de façon définitive ou temporaire.
D’une façon plus générale, les travailleurs de nuit qui
souhaitent occuper ou reprendre un poste de jour sont prioritaires au sein de l’entreprise.
27
Cette surveillance a aussi pour objectif le rappel des
règles d’hygiène de sommeil [12,13].
Rythmes de travail
Surveillance et prévention médicale
Le décret du 3 mai 2002 comporte une section concernant la surveillance médicale des travailleurs de nuit
[10]. La surveillance médicale renforcée (SMR) doit
« permettre au médecin du travail d’apprécier les conséquences éventuelles du travail de nuit sur la santé
et la sécurité des salariés concernés, notamment du
fait des modifications des rythmes chronobiologiques, et
d’en appréhender les répercussions potentielles sur leur
vie sociale ». Cette SMR doit respecter certaines conditions.
L’affectation à un poste de nuit ne peut se faire que si le
salarié a été vu au préalable par le médecin du travail et si
la fiche d’aptitude atteste que son état de santé est compatible avec une telle affectation. Cette fiche d’aptitude doit
être renouvelée tous les six mois, ce qui implique donc une
surveillance médicale de santé au travail semestrielle.
L’employeur est tenu d’informer le médecin du travail
de toute absence des travailleurs de nuit pour cause de
maladie.
Le médecin du travail peut prescrire des examens spécialisés complémentaires à la charge de l’employeur et,
comme pour tout salarié, le travailleur de nuit peut bénéficier d’un examen médical quand il le souhaite. Il n’existe
pas de recommandations officielles précisant les modalités
des examens à pratiquer en vue d’assurer la surveillance
des travailleurs de nuit [11]. Cependant, le médecin du travail doit analyser les conséquences du travail nocturne et
étudier les conditions et le poste de travail. Il doit également informer les « travailleurs de nuit, en particulier les
femmes enceintes et les travailleurs vieillissant, des incidences potentielles du travail de nuit pour la santé ». Cette
information doit tenir compte de la spécificité des horaires,
fixes ou alternés.
L’article L1225-9 du Code du travail précise que la salariée enceinte ou ayant accouché et qui travaille de nuit est
affectée sur sa demande à un poste de jour pour toute la
durée de sa grossesse et pendant son congé postnatal. Elle
doit être également affectée à un poste de jour pendant la
durée de sa grossesse quand le médecin du travail constate
par écrit que le poste de nuit est incompatible avec son état.
Cette période peut être prolongée pendant le congé postnatal et après son retour de ce congé pendant une période
n’excédant pas un mois.
Les visites médicales effectuées deux fois par an permettent de rechercher :
• les facteurs d’adaptation au travail posté car certains
facteurs (âge supérieur à 40 ans, présence d’un travail
domestique lourd, typologie « du matin » plutôt que « du
soir », antécédents de troubles du sommeil) rendent plus
difficile l’adaptabilité ;
• les troubles du sommeil qui sont un signe précoce de désadaptation au travail posté ;
• les accidents du travail ou de la circulation pour lesquels
l’interrogatoire évaluera l’horaire de survenue et la relation éventuelle avec une baisse de vigilance.
L’organisation du travail posté et de nuit est très variable en
fonction des entreprises. Elle est souvent l’héritage de négociations salariales et il n’est pas rare que plusieurs rythmes
différents soient présents dans le même établissement.
Cependant, l’organisation du travail posté doit tenir
compte du respect optimal des facteurs chronobiologiques,
« sommeil » et domestiques. Ceux-ci sont fonction du type
de travail et de la population concernée.
Un rythme alternant rapide était plutôt conseillé par
les spécialistes européens chronobiologistes au début des
années 1980 [14]. Ce rythme avait l’avantage d’entraîner
moins de perturbations chronobiologiques car le sujet restait alors plutôt orienté sur le rythme de jour. Ce type
de rythme est, en revanche, assez difficile à supporter
pour le sommeil et n’est pas facile à adopter sur le plan
social.
Les chronobiologistes nord-américains conseillent de privilégier les postes fixes. Ceux-ci ont l’avantage d’être moins
traumatisants pour le sommeil. Ils ont en revanche des
inconvénients pour l’insertion sociale et sur le plan chronobiologique. En effet, les sujets se réorientent de jour
le week-end et sont ainsi décalés après chaque période de
repos [15].
Il n’y a donc pas de travail posté idéal. La moindre
mauvaise solution consiste à associer des rythmes de jour
alternants sur des périodes longues d’au moins une semaine
avec un travail de nuit fixe réservé à des volontaires.
Certaines mesures peuvent toutefois favoriser une
meilleure tolérance au travail posté comme l’amélioration
des repas, l’utilisation de la lumière d’intensité élevée indispensable au maintien d’une bonne vigilance et utile pour
une meilleure adaptation des rythmes biologiques, la gestion souple des temps de pauses, la lutte contre le bruit
qui perturbe la vigilance et l’amélioration des transports
[13,16].
Depuis quelques années, des travaux de recherche
s’intéressent aux relations entre cancers et travail posté et
plus particulièrement le risque de survenue d’un cancer du
sein chez les femmes travaillant la nuit [17—23].
Données épidémiologiques
Des études épidémiologiques ont cherché à mettre en évidence des liens entre le travail de nuit et le risque de
cancer. Ces différentes études suggèrent en particulier une
augmentation modérée du risque de cancer du sein chez
les femmes travaillant en horaires postés de nuit depuis
plusieurs années, comparées à celles ayant des horaires
réguliers de jour.
Les premières études trouvant une relation entre travail de nuit et cancers datent des années 1990. À cette
époque, Pukkala et al. avaient déjà constaté une augmentation de l’incidence des cancers du sein chez le personnel
28
Tableau 1
V. Bayon et al.
Caractéristiques des six études sur les relations entre travail posté de nuit et risque de cancer [26].
Auteur, année (pays)
Hansen, 2001 (Danemark) [20]
Schernhammer et al., 2001
(États-Unis) [21]
Davis et al., 2001 (États-Unis) [24]
Tynes et al., 1996 (Norvège) [50]
Schernhammer et al., 2006
(États-Unis) [17]
Lie et al., 2006 (Norvège) [18]
Population
Type d’étude
Travail type
RR/OR (IC 95 %)
7035
78 562
Cas témoin
Prospective
813
Cas témoin
1,5 (1,2—1,7)
1,08 (0,9—1,30)
1,08 (0,99—1,18)
1,36 (1,04—1,78)
1,6 (1,0—2,5)
1,14 (1,01—1,28)
Cohorte rétrospective
Prospective
Nuit
1—14 ans
15—29 ans
> 30 ans
Nuit
Exposition à la
lumière la nuit
Nuit
Nuit
Cas témoin
Nuit
2,21 (1,10—4,45)
2916
115 022
537
navigant (standardized incidence ratio [SIR] : 1,87 ; 95 % IC :
1,15—2,23) [19].
Plus tard, en 2001, Hansen retrouvait dans une étude
cas témoin portant sur 7035 cas, un odds-ratio (OR) de 1,5
(95 % IC : 1,2—1,7) pour le cancer du sein parmi les femmes
qui travaillaient de façon prédominante la nuit, depuis au
moins six mois, après ajustement sur le statut socioéconomique, l’âge lors de la naissance du premier et du dernier
enfant et le nombre total d’enfants [20].
La même année, Schernhammer et al. mettaient aussi
en évidence une relation entre cancer du sein et travail
posté de nuit [21]. Il s’agissait d’une étude prospective
sur dix ans portant sur 78 562 femmes de la Nurses’ Health
Study. Sur les dix années de suivi, 2441 cas incidents de
cancers du sein avaient été répertoriés. Une augmentation
modérée du risque de ce cancer était observée chez les
femmes travaillant entre une et 14 années de nuit et chez
celles travaillant entre 15 et 29 années de nuit (RR = 1,08
[95 % IC = 0,99—1,18] et RR = 1,08 [95 % IC = 0,90—1,30] respectivement). Ce risque était plus important chez les
femmes ayant travaillé de nuit pendant 30 ans ou plus. Elles
présentaient une augmentation du risque de survenue d’un
cancer du sein de 36 % par rapport à celles n’ayant jamais
travaillé de nuit (RR = 1,36 [95 % IC = 1,04—1,78]). Dans cette
étude, le travail de nuit était défini par le fait de travailler au moins trois fois de nuit par mois. Les facteurs
d’ajustement pris en compte pour l’analyse des données
étaient : l’âge des premières règles, l’âge de la ménopause,
la parité, l’âge lors de la naissance du premier enfant,
l’indice de masse corporelle, la consommation d’alcool,
la prise de pilule contraceptive, la prise d’un traitement
hormonal substitutif de la ménopause, le statut ménopausique et les antécédents familiaux de cancers du sein.
Cependant, dans l’analyse finale, le mode de vie lié au
travail de nuit (activité physique, alimentation, etc.) et
le niveau sociodémographique n’avaient pas été inclus par
les auteurs car ces paramètres semblaient peu modifier les
estimations.
Une autre étude rétrospective cas témoin menée par
Davis et al. retrouvait des résultats similaires [24]. Huit
cent treize femmes, âgées de 20 à 74 ans, dont le cancer du sein avait été diagnostiqué entre 1992 et 1995, ont
été comparées à 793 sujets témoins appariés selon l’âge.
Le risque de cancer était plus élevé chez les femmes ne
dormant pas fréquemment aux horaires où le taux de méla-
1,5 (1,1—2,0)
1,79 (1,06—3,01)
tonine est habituellement le plus haut dans l’organisme
(OR = 1,14 pour chaque nuit [95 % IC = 1,01—1,28]) et chez
celles ayant travaillé en travail posté de nuit (OR = 1,6
[95 % IC = 1,0—2,5]). Une tendance à l’augmentation de ce
risque était observée avec le nombre d’années de travail
de nuit. Néanmoins, la principale limite de cette étude est
le biais de mémorisation, comme la plupart des études cas
témoins.
En 2006, l’étude de O’Leary et al., en revanche, ne
mettait pas en évidence d’association significative entre le
travail posté de nuit et le risque de cancer du sein (OR = 1,21
[95 % IC = 0,90—1,64]). Cependant, cette étude présentait de
nombreuses limitations, notamment en ce qui concerne la
définition des expositions [25].
En définitive, il semble bien exister une augmentation
modérée du risque de cancer du sein chez les travailleuses
de nuit. La méta-analyse de Megdal et al. en 2005 retrouve
une augmentation statistiquement significative de 48 % du
risque de cancer du sein chez les travailleurs postés [26].
Le Tableau 1 reprend les résultats des six études prises en
compte dans cette méta-analyse et ayant porté sur des travailleurs de nuit.
Plus récemment, Viswanathan et al. montrent, dans une
autre méta-analyse, des résultats comparables avec une
augmentation du risque de survenue du cancer du sein de
40 % chez les travailleurs postés de nuit (95 % IC = 1,19—1,65)
[27].
Toutefois, aucune de ces études ne s’appuie sur la
même définition du travail de nuit ni ne quantifie le niveau
d’exposition nocturne à la lumière. Une des autres limites
de ces analyses est le problème de l’ajustement incomplet
sur les facteurs de confusion.
La lumière artificielle altère la sécrétion de mélatonine et
il existe chez les travailleurs postés de nuit une diminution
des niveaux de mélatonine comparés à ceux retrouvés chez
les travailleurs de jour. Ainsi, ce serait à cause du manque
relatif d’obscurité que la sécrétion de mélatonine serait
insuffisante [27]. Une des approches possibles pour maintenir un rythme circadien synchronisé chez le travailleur est
donc de fournir assez de lumière la nuit et assez d’obscurité
le jour, pendant la période de sommeil, pour favoriser la
sécrétion de mélatonine.
Différents mécanismes sont proposés pour expliquer les
propriétés anticancéreuses de la mélatonine, notamment du
fait de ses fonctions anti-oxydantes, antimitotiques, immunomodulatrices, etc. [31,32]. D’une manière générale, le
déficit de mélatonine interviendrait dans l’initiation, la
promotion et la progression des cancers [33,34] et, notamment, le cancer du sein du fait de son action anti-estrogène
[35,36]. L’absence ou la diminution de mélatonine dans
l’organisme serait responsable d’une augmentation de la
libération des hormones de la reproduction et en particulier
des estrogènes stimulant ainsi la croissance et la prolifération des cellules hormonosensibles du sein [37,38]. En
revanche, une action directe de la mélatonine sur la progestérone n’est pas certaine.
De plus, des travaux récents soulignent que la mélatonine posséderait des propriétés oncostatiques propres
par une activité antimitotique directement sur la prolifération cellulaire hormonodépendante [39]. Par ailleurs,
elle semble augmenter l’expression du gène de suppression
tumorale p53 [40] et possède une activité anti-oxydante
[41,42]. En dehors de ses diverses actions, la mélatonine
interviendrait également dans les mécanismes d’apoptose
et d’angiogenèse [43,44]. Elle jouerait le rôle d’un agent
immunomodulateur [45].
Enfin, une voie d’action plus indirecte sur le métabolisme
lipidique est actuellement explorée pour expliquer les effets
protecteurs de la mélatonine vis-à-vis du développement
des cancers [46].
Enfin, compte tenu du rôle possible de la mélatonine
dans la survenue du cancer du sein, ce risque pourrait être
étendu à d’autres organes. Ainsi, il semble exister un risque
relatif de cancers colorectaux plus important chez les travailleurs en rythme posté avec nuits à partir de plusieurs
années d’exposition [47].
Depuis la publication de ces études, le centre international de recherche sur le cancer (CIRC) a ajouté le travail
de nuit à la liste des agents « probablement cancérogènes »
(groupe 2A) [48,49].
Données expérimentales
Conclusion
L’hypothèse du rôle possible de la lumière dans l’excès de
risque observé par ces différentes études épidémiologiques
est partie des observations faites chez les femmes atteintes
de cécité oculaire [28—30]. Ces études montraient notamment une diminution significative du risque de cancer du
sein chez celles ayant une cécité complète bilatérale et ne
percevant donc pas la lumière.
Chez l’homme, la sécrétion de mélatonine est contrôlée par l’hypothalamus qui reçoit l’information lumineuse
perçue par la rétine via le tractus rétino-hypothalamique.
De très nombreuses situations de travail s’accompagnent
aujourd’hui de contraintes horaires jouant non seulement
sur les heures de sommeil et de repos de l’individu mais
aussi sur de multiples fonctions de l’organisme, et notamment dans le domaine de la cancérologie. Compte tenu des
connaissances actuelles, une meilleure sensibilisation des
médecins et des salariés concernés par les risques et les
conséquences médicales éventuelles du travail posté et de
nuit est nécessaire. Par ailleurs, des travaux de recherches
expérimentales mais aussi des données épidémiologiques
29
sont à encourager afin de confirmer les liens suspectés et
de faire évoluer les connaissances sur ce sujet.
Références
[1] International Classification of Sleep Disorders. Diagnostic and
coding manual. Westchester, IL: American Academy of Sleep
Medicine; 2005.
[2] Akerstedt T. Shift work and disturbed sleep/wakefulness.
Occup Med Oxford 2003;53:89—94.
[3] Knutsson A. Health disorders of shift workers. Occup Environ
Med 2003;53:103—8.
[4] Akerstedt T. Work hours, sleepiness and the underlying mechanism. J Sleep Res 1995;4:15—22.
[5] Costa G. Shift work and occupational medicine: an overview.
Occup Med Oxford 2003;53:83—8.
[6] Knutsson A, Akerstedt T, Jonsson BG, Orth-Gomer K. Increased risk of ischaemic heart disease in shift workers. Lancet
1986;12:89—92.
[7] Knutsson A, Hallquist J, Reuterwall C, et al. Shiftwork and
myocardial infarction: a case-control study. Occup Environ Med
1999;56:46—50.
[8] Morikawa Y, Nakagawa H, Miura K, et al. Shift work and the
risk of diabetes mellitus among Japanese male factory workers.
Scand J Work Environ Health 2005;31:179—83.
[9] Loi no 2001-397 du 9 mai 2001 relative à l’égalité professionnelle entre les femmes et les hommes. JO no 108 du 10 mai
2001.
[10] Décret no 2002-792 du 3 mai 2002 pris pour l’application des
articles L.213-2, L.213-3, L.213-4, L.213-5 du Code du travail.
JO no 105 du 05 mai 2002, p. 8653.
[11] Léger D, Domont A. Le travail posté. In: Catalina P, RoureMariotti MC, editors. Médecine et risque au travail. Guide du
médecin du travail en milieu de travail. Paris: Masson; 2002.
p. 486—98.
[12] Lubin S, Prévot E. Bilan de sommeil en médecine du travail.
Med Sommeil 2006;3:47—53.
[13] Léger D. Troubles du sommeil. Doin: Collections Conduites;
2001, 191 pages.
[14] Foret J, Benoit O. Study of sleep of shift workers with alternating schedules: adaptation and recovery in case of rapid
shift rotation (3—4 days). Eur J Appl Physiol Occup Physiol
1978;38:71—82.
[15] Wilkinson RT. How fast should the night shift rotate? Ergonomics
1992;35:1425—46.
[16] Haus E, Smolensky M. Biological clocks and shift work: circadian
dysregulation and potential long-term effects. Cancer Causes
Control 2006;17:489—500.
[17] Schernhammer ES, Kroenke CH, Laden F, Hankinson SE. Night
work and risk of breast cancer. Epidemiology 2006;17:108—11.
[18] Lie JA, Roessink J, Kjaerheim K. Breast cancer and
night work among Norwegian nurses. Cancer Cause Control
2006;17:39—44.
[19] Pukkala E, Auvinen H, Walhberg G. Incidence of cancer among
Finnish airline cabin attendants. Brit Med J 1995;311:649—52.
[20] Hansen J. Increased breast cancer risk among women who work
predominantly at night. Epidemiology 2001;12:74—7.
[21] Schernhammer ES, Laden F, Speizer FE, Willett WC, Hunter DJ,
Kawachi I, et al. Rotating night shifts and risk of breast cancer in women participating in the Nurses’ Health Study. J Natl
Cancer Inst 2001;93:1563—8.
[22] Hansen J. Risk of breast cancer after night and shift work: current evidence and ongoing studies in Denmark. Cancer Cause
Control 2006;17:531—7.
[23] Davis S, Mirick DK. Circadian disruption, shift work and the risk
of cancer: a summary of the evidence and studies in Seattle.
Cancer Cause Control 2006;17:539—45.
30
[24] Davis S, Mirick DK, Stevens RG. Night shift work, light at night,
and risk of breast cancer. J Natl Cancer Inst 2001;93:1157—62.
[25] O’ Leary ES, Schoenfeld ER, Stevens RG, Kabat GC, Henderson
K, Grimson R, et al. Shift work, light at night, and breast cancer
on long island, New York. Am J Epidemiol 2006;164:358—66.
[26] Megdal SP, Kroenke CH, Laden F, Pukkala E, Schernhammer ES.
Night work and breast cancer risk: a systemic review and metaanalysis. Eur J Cancer 2005;41:2023—32.
[27] Viswanathan AN, Schernhammer ES. Circulating melatonin and
the risk of breast and endometrial cancer in women. Cancer
Lett (in press).
[28] Hahn RA. Profound bilateral blindness and the incidence of
breast cancer. Epidemiology 1991;2:208—10.
[29] Feychting M, Osterlund B, Ahlbom A. Reduced cancer incidence
among the blind. Epidemiology 1998;9:490—4.
[30] Kliukiene J, Tynes T, Andersen A. Risk of breast cancer
among Norwegian women with visual impairment. Br J Cancer
2001;84:397—409.
[31] Sanchez-Barcelo EJ, Cos S, Fernandez R, Mediavilla MD. Melatonin and mammary cancer: a short review. Endocr Relat Cancer
2003;10:153—9.
[32] Stevens RG. Artificial lighting in the industrialized world: circadian disruption and breast cancer. Cancer causes control
2006;17:501—7.
[33] Blask DE. Melatonin, sleep disturbance and cancer risk. Sleep
Med Rev (in press).
[34] Blask DE, Brainard GC, Dauchy RT, et al. Melatonin-depleted
blood from premenopausal women exposed to light at night
stimulates growth of human breast cancer xenografts in nude
rats. Cancer Res 2005;65:11174—84.
[35] Blask DE, Dauchy RT, Sauer LA. Putting cancer to sleep at
night: the neuroendocrine/circadian melatonin signal. Endocrine 2005;27:179—88.
[36] Hill SM, Blask DE. Effects of the pineal hormone melatonin on the proliferation and morphological characteristics of
human breast cancer cells (MCF-7) in culture. Cancer Res
1988;48:6121—6.
[37] Cos S, Gonzalez A, Guemes A, et al. Melatonin inhibits the
growth of DMBA-induced mammary tumors by decreasing the
local biosynthesis of estrogens through the modulation of aromatase activity. Int J Cancer 2006;118:274—8.
V. Bayon et al.
[38] Lewy AJ, Wehr TA, Goodwin FK, Newsom DA, Markey SP.
Light suppresses melatonin secretion in humans. Science
1980;210:1267—9.
[39] Cohen M, Lippman M, Chabner B. Role of pineal gland in aetiology and treatment of breast cancer. Lancet 1978;2:814—6.
[40] Baldwin WS, Barett JC. Melatonin: receptor-mediated events
that may affect breast and other steroid hormone-dependant
cancers. Mol Carcinog 1998;21:149—55.
[41] Mediavilla MD, Cops S, Sanchez-Barcelo EJ. Melatonin increases
p53 and p21WAF1 expression in MCF-7 human breast cancer
cells in vitro. Life Sci 1999;65:415—20.
[42] Tan DX, Manchester LC, Reiter RJ, Plummer BF, Limson J, Weinstaub ST, et al. Melatonin directly scavenges hydrogen peroxide:
a potentially new metabolic pathway of melatonin biotransformation. Free Radic Biol Med 2000;29:1177—85.
[43] Brzeinski A. Melatonin in humans. N Engl J Med
1997;336:186—95.
[44] Sainz RM, Mayo JC, Rodriguez C, Tan DX, Lopez-Burillo S, Reiter
RJ. Melatonin and cell death: differential actions on apoptosis in normal and cancer cells. Cell Mol Life Sci 2003;60:
1407—26.
[45] Lissoni P, Rovelli F, Malugani F, Bucovec R, Conti A, Maestroni
GJ. Anti-angiogenic activity of melatonin in advanced cancer
patients. Neuroendocrinol Lett 2001;22:45—7.
[46] Mocchegiani E, Perissin L, Santarelli L, Tibaldi A, Zorset S,
Rapozzi V, et al. Melatonin administration in tumor-bearing
mice (intact and pinealectomized) in relation to stress, zinc,
thymulin and IL-2. Int J Immunopharmacol 1999;21:27—46.
[47] Barrenetxe J, Delagrange P, Martinez JA. Physiological
and metabolic functions of melatonin. J Physiol Biochem
2004;60:61—72.
[48] Schernhammer ES, Laden F, Speizer FE, Willett WC, Hunter DJ,
Kawachi I, et al. Night-shift work and risk of colorectal cancer in the nurses’ health study. J Natl Cancer Inst 2003;95:
825—8.
[49] IARC. IARC monographs on the evaluation of carcinogenic risks
to humans. Preamble. Lyon, France: International Agency for
Research on Cancer; 2006.
[50] Tynes T, Hannevik M, Andersen A, Vistnes AI, Haldorsen T.
Incidence of breast cancer in Norwegian female radio and telegraph operators. Cancer Causes Control 1996;7:197—204.
34
J. Taillard
QUESTION 19 DU QUESTIONNAIRE DE HöRNE ET
OSTBERG
On parle de gens « du matin » (ou « lève-tôt ») et de gens
« du soir » (ou « couche-tard »). Dans quelle catégorie
vous situez-vous ?
6 : nettement parmi les « gens du matin » ;
4 : plutôt parmi les « gens du matin » que parmi les
« gens du soir » ;
2 : plutôt parmi les « gens du soir » que parmi les
« gens du matin » ;
0 : nettement parmi les « gens du soir ».
à 6 (type tardif extrême), associé à une courte description
des deux chronotypes, par exemple :
si vous aimez(ou programmez de) dormir un peu plus les
jours de repos que les jours de travail ou si vous ne pouvez généralement pas sortir du lit le lundi matin, alors
probablement vous êtes un sujet du soir ;
◦
Si, toutefois, vous vous réveillez à heure fixe et vous vous
sentez en forme dès l’instant où vous sautez du lit et si
vous préférez vous coucher tôt que d’aller à une soirée,
alors vous êtes un sujet du matin.
◦
Nous avions déjà bien démontré [9] que la question 19
du questionnaire de Hörne et Ostberg (estimation du chronotype) corrèle fortement avec le chronotype calculé en
fonction du score des 19 questions.
Conclusion
La détermination du chronotype des patients est une donnée importante à prendre en compte dans l’évaluation
d’une plainte de sommeil. Cette détermination subjective
par les patients est habituellement satisfaisante, surtout
si le patient présente un chronotype extrême. L’usage de
questionnaires permet une meilleure quantification du chronotype mettant par exemple facilement en évidence l’effet
de l’âge sur le chronotype.
Références
[1] Morgenthaler TI, Lee-Chiong T, et al. Practice parameters for
the clinical evaluation and treatment of circadian rhythm sleep
disorders. An American Academy of Sleep Medicine report.
Sleep 2007;30:1445—59.
[2] Sack RL, Auckley D, et al. Circadian rhythm sleep disorders: part II, advanced sleep phase disorder, delayed sleep
phase disorder, free-running disorder, and irregular sleep-wake
rhythm. An American Academy of Sleep Medicine review. Sleep
2007;30:1484—501.
[3] Sack RL, Auckley D, et al. Circadian rhythm sleep disorders:
part I, basic principles, shift work and jet lag disorders.
An American Academy of Sleep Medicine review. Sleep
2007;30:1460—83.
[4] Archer SN, Robilliard DL, et al. A length polymorphism in the
circadian clock gene Per3 is linked to delayed sleep phase
syndrome and extreme diurnal preference. Sleep 2003;26:
413—5.
[5] Katzenberg D, Young T, et al. A CLOCK polymorphism associated
with human diurnal preference. Sleep 1998;21:569—76.
[6] Roenneberg T, Kuehnle T, et al. A marker for the end of adolescence. Curr Biol 2004;14:R1038—9.
[7] Taillard J, Philip P, et al. Morningness/eveningness and the need
for sleep. J Sleep Res 1999;8:291—5.
[8] Paine SJ, Gander PH, et al. The epidemiology of morningness/eveningness: influence of age, gender, ethnicity, and
socioeconomic factors in adults (30—49 years). J Biol Rhythms
2006;21:68—76.
[9] Taillard J, Philip P, et al. Validation of Horne and Ostberg
morningness-eveningness questionnaire in a middle-aged population of French workers. J Biol Rhythms 2004;19:76—86.
[10] Baehr EK, Revelle W, et al. Individual differences in the phase
and amplitude of the human circadian temperature rhythm:
with an emphasis on morningness-eveningness. J Sleep Res
2000;9:117—27.
[11] Duffy JF, Dijk DJ, et al. Relationship of endogenous circadian
melatonin and temperature rhythms to self-reported preference for morning or evening activity in young and older
people. J Investig Med 1999;47:141—50.
[12] Kerkhof GA, Van Dongen HP. Morning-type and evening-type
individuals differ in the phase position of their endogenous
circadian oscillator. Neurosci Lett 1996;218:153—6.
[13] Taillard J, Philip P, et al. The circadian and homeostatic modulation of sleep pressure during wakefulness differs
between morning and evening chronotypes. J Sleep Res
2003;12:275—82.
[14] Mongrain V, Carrier J, et al. Circadian and homeostatic
sleep regulation in morningness-eveningness. J Sleep Res
2006;15:162—6.
[15] Ishiara K, Miyake S, et al. Comparisons of sleep-wake habits of
morning and evening types in japanese worker sample. J Hum
Ergol 1988;17:111—8.
[16] Roenneberg T, Wirz-Justice A, et al. Life between clocks:
daily temporal patterns of human chronotypes. J Biol Rhythms
2003;18:80—90.
[17] Adan A. Chronotype and personality factors in the daily
consumption of alcohol and psychostimulants. Addiction
1994;89:455—62.
[18] Hiliker NA, Muehlbach MJ, et al. Sleepiness/alertness on a
simulated night shift schedule and morningness-eveningness
tendency. Sleep 1992;15:430—3.
[19] Caci H, Robert P, et al. Novelty seekers and impulsive subjects
are low in morningness. Eur Psychiatry 2004;19:79—84.
[20] Tankova I, Adan A, et al. Circadian typology and individual
differences. A review. Pers Individ Dif 1994;16:671—84.
[21] Carrier J, Monk TH, et al. Sleep and morningness-eveningness
in the ‘middle’ years of life (20—59 y). J Sleep Res 1997;6:
230—7.
[22] Taillard J, Philip P, et al. Is self-reported morbidity related to
the circadian clock? J Biol Rhythms 2001;16:183—90.
[23] Horne JA, Ostberg O. A self-assessment questionnaire to determine morningness-eveningness in human circadian rhythms. Int
J Chronobiol 1976;4:97—110.
[24] Smith CS, Reilly C, et al. Evaluation of three circadian rhythm
questionnaires with suggestions for an improved measure of
morningness. J Appl Psychol 1989;74:728—38.
[25] Terman M, Terman JS. Light therapy for seasonal and nonseasonal depression: efficacy, protocol, safety, and side effects.
CNS Spectr 2005;10:647—63 [672 quiz].
[26] Roenneberg T, Kuehnle T, et al. Epidemiology of the human
circadian clock. Sleep Med Rev 2007;11:429—38.
Éditorial
D. Léger1
Centre du sommeil et de la vigilance et consultation de pathologie professionnelle,
faculté de médecine, Hôtel-Dieu de Paris, AP–HP, université Paris Descartes,
1, place du Parvis-Notre-Dame, 75181 Paris cedex 04, France
D. Léger
Recommandations d’experts sur le travail posté et de nuit
Travail et sommeil
Pour les travailleurs postés et/ou de nuit (TPN)
Il
est recommandé :
d’informer les salariés sur les risques médicaux liés au travail de nuit ;
de leur remettre au moins une fois une plaquette d’information sur ces risques ;
concernant le risque de cancer du sein, de faciliter l’orientation des salariées vers
le réseau de dépistage et de prise en charge ;
d’offrir la possibilité aux salariés de bénéficier d’une surveillance médicale des
travailleurs de nuit et de jour, même après leur changement de poste ou leur
retraite ;
d’établir un registre national de surveillance médicale des travailleurs postés de
nuit ;
de veiller à l’aménagement de l’environnement de travail : lumière, bruit,
température, salle de repos ;
d’associer les infirmiers(es) au suivi des TPN sous la responsabilité des médecins
du travail ;
de proposer une formation des TPN sur le sommeil, les rythmes biologiques, les
risques médicaux des TPN et les moyens de prévention ;
de s’assurer d’un respect des pauses et de leur caractère récupérateur.
Work and sleep
Disponible en ligne sur
www.sciencedirect.com
T
ravail et sommeil : ces deux mots semblent d’un premier abord incompatibles. Travail évoque journée, activité, sphère professionnelle et relationnelle, vigilance, attention. Sommeil évoque repos, récupération, sphère
personnelle et privée. Pourtant travail et sommeil sont souvent intimement liés et
interdépendants tant ces deux versants de notre fonctionnement font partie de
notre équilibre quotidien.
L’organisation du travail retentit en effet sur la qualité et sur la quantité de
sommeil. Plus de 20 % des travailleurs salariés sont en rythme posté ou de nuit, soit
quatre à cinq millions de personnes en France. Les études épidémiologiques et
physiologiques montrent que cette organisation de travail a des répercussions sur
le sommeil : diminution du temps et de la qualité du sommeil, et aussi sur la santé :
troubles métaboliques, cardiovasculaires, risques d’accident et même de cancer du
sein chez la femme.
Les troubles du sommeil type insomnie sont aussi fréquemment liés au travail. Une
cause professionnelle est évoquée chez 40 % des insomniaques chroniques et
l’insomnie est un signe précoce de la désadaptation au travail.
La qualité du sommeil retentit aussi sur le risque accidentel au travail et au volant.
Les pathologies de la vigilance, dont le syndrome d’apnées du sommeil, augmentent significativement le risque d’endormissement dans les situations monotones.
C’est dans cet esprit que la Société française de médecine du travail, la Société
française de recherche et de médecine du sommeil et la Société de pneumologie de
langue française ont organisé en collaboration avec la Direction générale de la santé
(voir plus loin le discours introductif de D. Houssin) et la Direction générale du travail
ce colloque « Sommeil et Travail » au ministère de la Santé le 29 novembre 2008.
Les dossier présentés dans le présent numéro des archives des maladies professionnelle et de l’environnement ont été conçus pour donner la plus récente
actualité sur ces questions, mais aussi pour apporter des solutions pratiques de
prévention et d’information aux salariés travaillant de nuit ou en rythme posté.
Les recommandations professionnelles validées par les experts au cours de cette
réunion pour la surveillance et la prise en charge des travailleurs postés et de nuit
ont été également établies.
Le contenu d’une visite d’un travailleur posté et/ou de nuit
Il est recommandé de noter dans le dossier médical :
les résultats de l’examen médical : TA, poids, taille, indice de masse corporelle
(IMC), l’existence d’un suivi gynécologique et mammaire par correspondant. Les
résultats des bilans de biologie : glycémie, bilan lipidique, cortisol ;
des questionnaires réguliers de sommeil type : agenda du sommeil, échelles de
Spiegel, échelle de somnolence d’Epworth ;
de préciser en fonction du contexte clinique : échelles d’anxiété et de dépression,
examens cardiovasculaires.
Concernant les pathologies du sommeil et de la vigilance au travail
Il est recommandé :
de dépister l’insomnie, comme facteur précoce de l’inadaptation au travail ;
d’interroger sur le sommeil et l’insomnie dans le bilan des risques
psychosociaux ;
de tenir compte des effets de l’environnement de travail : bruit, température,
lumière sur le sommeil des salariés ;
de dépister le syndrome d’apnées du sommeil chez les salariés affectés à des
postes de sécurité ;
d’informer et former les salariés sur le risque d’accident lié à la somnolence au
volant ;
de proposer un aménagement des conditions de travail pour prévenir le risque
d’accident lié à la somnolence.
DOI of original article: 10.1016/j.admp.2009.04.010
e-mail : [email protected].
1
www-centre-du-sommeil-hotel-dieu et www-je-dors-trop.fr.
243
1775-8785/$ - see front matter ß 2009 Elsevier Masson SAS. Tous droits réservés.
10.1016/j.admp.2009.04.006 Archives des Maladies Professionnelles et de l’Environnement 2009;70:243-244
Archives des Maladies Professionnelles et de l’Environnement 2009;70:243-244
244
Reçu le :
23 décembre 2008
Accepté le :
24 janvier 2009
Revue générale
Biological clock, sleep and shift-work medical consequences
D. Léger1*, V. Bayon1, A. Metlaine1, E. Prevot1, C. Didier-Marsac1, D. Choudat1
hôpital Hôtel-Dieu, AP–HP, faculté de médecine, université Paris Descartes,
Horloge biologique, sommeil et
conséquences médicales du travail posté
Summary
Résumé
In this review paper, the physiological bases of human adaptation to
shift work and night work are first detailed. Recent knowledge on
sleep and wake rhythms and on the biological clock are exposed.
Then the authors review the recent literature on the medical
consequences of shift work and night work: sleep and wake disorders, risk of accidents, cardiovascular diseases, digestive and
endocrine diseases, risk of obesity, and cancer.
ß 2009 Elsevier Masson SAS. All rights reserved.
Cet article de revue reprend les bases physiologiques de l’adaptation au travail de nuit et posté, notamment liées à l’horloge
biologique et au sommeil. Il fait le point des conséquences médicales du travail posté et de nuit : troubles du sommeil et de l’éveil,
risque accidentel, pathologies cardiovasculaires, troubles digestifs
et endocriniens, risque d’obésité et cancers.
ß 2009 Elsevier Masson SAS. Tous droits réservés.
Keywords: Biological clock, Normal sleep, Night work, Shift-work
L’horloge biologique
Définition et localisation
L’Homme, comme de nombreux êtres vivants, possède sa
propre montre qui lui donne le temps et qui gouverne ses
rythmes. Cette montre ou « horloge interne » a été localisée il
y a peu de temps dans une zone cérébrale appelée « noyau
suprachiasmatique de l’hypothalamus » [1]. Chaque cellule
de cette horloge (isolée chez l’animal) est capable de battre
le rythme du temps indépendamment de ses voisines.
Chez l’Homme, cette horloge est réglée sur environ 24 heures. On dit qu’elle est circadienne du latin circa = autour et
dies = jour. L’horloge est aussi fortement influencée par le
rythme des jours et des nuits. Au moment de la nuit,
l’horloge donne le signal du repos, alors que le jour est
traditionnellement une période plus active.
* Auteur correspondant.
e-mail : [email protected]
1
Sites : www-centre-du-sommeil-hotel-dieu et www-je-dors-trop.fr.
Mots clés : Horloge biologique, Sommeil normal, Travail de nuit,
Travail posté
Mais, l’horloge interne ne gouverne pas uniquement le
rythme du sommeil et de l’éveil. Elle est aussi responsable
de l’organisation de très nombreux rythmes qui tournent
aussi sur 24 heures : la température interne, la sécrétion de
multiples hormones (hormone de croissance, hormones
sexuelles, cortisol, hormones thyroı̈diennes. . .), le rythme
cardiaque et la tension artérielle, la fréquence respiratoire,
la fonction rénale. . .
Synchronisation et désynchronisation de l’horloge
Les différents rythmes biologiques circadiens ne sont pas
indépendants, ils sont liés les uns aux autres par de multiples
liens. Lorsque notre vie est régulière, tous les rythmes sont
harmonieusement synchronisés : on dit qu’il y a une synchronisation des rythmes biologiques.
Lorsque les horaires sont décalés (comme lors du passage à
l’horaire d’hiver ou d’été ou comme lors du travail posté),
tous les rythmes circadiens ne vont pas s’adapter à la même
vitesse au nouvel horaire ; ils sont alors désynchronisés les
uns par rapport aux autres : il y a désynchronisation. Cette
désynchronisation se traduit par un état de malaise qui
246
Horloge biologique, sommeil et conséquences médicales du travail posté
perturbe la qualité de la vigilance, du sommeil et la qualité
de vie.
Expériences de désynchronisation provoquées
Pour connaı̂tre le fonctionnement de l’horloge biologique, les
chercheurs ont multiplié les expériences d’isolement de
sujets dans des grottes ou dans des laboratoires (sans
influence de la lumière, du bruit, de la température ou du
rythme social) [2].
Lorsqu’on isole un individu de son environnement, l’horloge
biologique finit au bout de quelques jours par adopter pour
le sommeil et pour l’éveil une périodicité spontanée qui est
plus proche de 25 heures que de 24 heures (en moyenne
25,2 heures).
Mais les autres rythmes circadiens ont parfois aussi des
périodes différentes. Ainsi, au bout de quelques jours d’isolement, chacun des rythmes évolue pour son propre compte,
on parle de désynchronisation provoquée.
Après avoir testé bien des situations, les recherches ont
montré que deux facteurs contribuaient à synchroniser fortement l’horloge biologique sur le rythme de 24 heures :
le premier facteur est le rythme social : l’influence des
activités sociales, le fait d’avoir une montre réglée sur
24 heures, les habitudes alimentaires et le travail jouent leur
rôle respectif. L’horloge interne est influencée, par exemple,
par notre activité physique et intellectuelle. Si l’activité est
concentrée sur la journée, le sommeil se déclenchera
naturellement le soir. Si elle est retardée, le sommeil sera
aussi retardé ;
le second et très puissant facteur de synchronisation est la
lumière et en particulier la lumière de haute intensité. La
lumière passe directement de la rétine à l’horloge biologique
par l’intermédiaire du tractus rétinohypothalamique. Elle fait
ainsi sécréter par une glande (la glande pinéale) une
hormone (la mélatonine) qui donne le signal du sommeil
à l’organisme. Lorsque le jour paraı̂t, cette mélatonine
disparaı̂t et l’éveil est plus facile [3,4].
Le caractère « soir ou matin » est un caractère génétique qui
dépend de l’horloge biologique. Certaines personnes sont
considérées comme « du soir », c’est-à-dire qu’elles ont
tendance à se coucher tard et à se réveiller tard. Leur horloge
est alors réglée sur une période supérieure à 24 heures.
D’autres sont « du matin », leur horloge tourne souvent
sur moins de 24 heures.
Avec l’âge, l’horloge devient moins souple, lorsqu’il faut
s’adapter aux changements horaires ; on dit que l’horloge
est moins élastique. Ainsi, un sujet jeune pourra souvent
s’adapter plus facilement à des changements d’horaires et
récupérer le sommeil qui lui manque un autre jour de la
semaine. On dit qu’il présente une certaine élasticité de ses
rythmes. Au contraire, un sujet plus âgé ne parviendra pas à
récupérer (par exemple le week-end) les heures de sommeil
qui lui manquent, ses rythmes possèdent plus de rigidité.
Certains rythmes s’adaptent plus rapidement que d’autres,
on pense que l’horloge biologique est composée de deux
ensembles pacemaker qui interagissent l’un par rapport à
l’autre :
le premier (X) est très stable et résistant au changement, il
gouvernerait des rythmes tels que la température interne, la
sécrétion du cortisol, le sommeil paradoxal. . .
le deuxième (Y), plus influençable et labile, gouvernerait
le sommeil lent, la sécrétion d’ACTH, la température
cutanée. . .
Ainsi peut-on expliquer une adaptation par étapes de l’horloge aux changements horaires.
Les variations individuelles de l’horloge permettent de
comprendre que certaines personnes vont mieux tolérer
que d’autres certains horaires. La nécessité d’une surveillance individuelle par la médecine du travail est obligatoire
lors de changements de rythmes horaires. L’intolérance à un
horaire peut être immédiate. Elle peut aussi se manifester
après une longue période de latence [5].
Le sommeil
Variations individuelles
Composition et durée
L’horloge de chaque Homme n’est pas identique à celle de
son voisin. Il y a des variations individuelles qui sont sans
doute d’origine génétique.
Dans les dernières années, il a été mis en évidence la
présence d’un gène appelé clock gene chez une mouche
(la drosophile). Certaines races de souris peuvent être aussi
identifiées par la période de leur horloge biologique. On
suppose que, chez l’Homme aussi la période de l’horloge
est réglée par des facteurs génétiques qui lui sont propres.
Le sommeil est un état physiologique que l’on oppose à
l’éveil. Il est composé de deux phases très différentes mais
liées l’une à l’autre : le sommeil lent et le sommeil paradoxal
[6] :
le sommeil lent serait le sommeil réparateur de la fatigue
physique. Il comprend quatre stades : 1, 2, 3 et 4. Les stades 1
et 2 forment le sommeil lent léger, les stades 3 et 4 le
sommeil lent profond [7]. Pendant le sommeil léger,
l’individu est encore sensible au monde extérieur, un bruit,
247
D. Leger et al.
une lumière, une sensation peuvent suffire à le réveiller.
Pendant le sommeil lent profond, le sommeil est lourd et très
reposant. Il est très difficile de réveiller le dormeur et,
lorsqu’on y parvient, celui-ci se retrouve dans un état de
torpeur appelé inertie du sommeil ;
le sommeil paradoxal est le sommeil qui comprend plus
de 90 % des rêves. Il est très réparateur de la fatigue
psychologique, du stress et intervient dans la mémorisation,
la cognition. Pendant le sommeil paradoxal, le cerveau est
très actif et un réveil en sommeil paradoxal sera assez mal
ressenti par l’individu qui sent son rêve interrompu.
La durée idéale du sommeil varie avec chaque individu, mais
elle est en moyenne de sept à huit heures par 24 heures chez
l’adulte. Ceux qui ont besoin de moins de cinq heures sont
très rares (0,5 %), ce sont les « petits dormeurs ». De même,
ceux qui ont besoin de plus de dix heures : les « gros
dormeurs » [8].
Le sommeil est composé de « cycles de sommeil » de durée
variable entre une et deux heures. Un cycle débute par du
sommeil lent léger, se continue par du sommeil lent profond
et se termine par du sommeil paradoxal. Plus on avance dans
la nuit, moins les cycles sont riches en sommeil lent profond
et plus ils sont riches en sommeil paradoxal. Ainsi, le dernier
cycle de sommeil est surtout composé de sommeil léger et de
sommeil paradoxal, ce qui explique pourquoi on a l’impression de rêver le matin.
Dans la soirée, les périodes de début de cycle, appelées aussi
« portes du sommeil », sont parfois sensibles : bâillements,
paupières qui tombent, raideur de la nuque, microsommeils
sont autant de signes d’un endormissement proche. Si on se
laisse aller au sommeil, on peut alors souvent débuter sa
nuit. En revanche, si on résiste un peu, l’envie de dormir
s’estompe et la forme revient, jusqu’au début du prochain
cycle. Ces portes sont d’autant plus sensibles qu’on est
éloigné de sa précédente phase de sommeil.
Le rôle du sommeil
Le rôle du sommeil est encore peu connu, on sait cependant
qu’il participe à de multiples fonctions de maintenance et de
réparation des organes.
Il a d’abord une fonction de création d’énergie nécessaire à
notre fonctionnement pendant la journée (c’est le rôle du
sommeil lent profond). Les chercheurs ont démontré qu’un
animal privé de sommeil n’arrive plus à maintenir sa température interne (indispensable à l’équilibre énergétique de
l’organisme). Malgré une augmentation de la prise alimentaire, un rat privé chroniquement de sommeil finit par mourir
de dénutrition, hypothermie et a une plus grande sensibilité
248
aux infections. Le sommeil participe, en effet, vraisemblablement au renforcement des défenses immunitaires de
l’organisme. Un bon sommeil signifie donc une meilleure
protection contre les infections.
Le sommeil paradoxal est indispensable à l’apprentissage, la
mémorisation, l’équilibre psychologique. Un individu privé
de sommeil paradoxal risque par ailleurs de souffrir de
troubles de l’humeur de type dépressif. Par ailleurs, le sommeil a bien sûr un rôle dans le maintien de la vigilance
pendant la journée. Plus on avance dans la journée, plus il est
difficile de maintenir sa vigilance et son attention.
Les conséquences médicales du travail
posté et de nuit
Le travail de nuit et le travail posté concernent environ un
travailleur salarié sur cinq. En France, les enquêtes réalisées
par l’Insee en 1995 et en 2001 retrouvent une progression sur
six années de la proportion des travailleurs en horaires
irréguliers [9]. En 2002, l’enquête Emploi de l’Insee montre
que 14,3 % des salariés travaillent régulièrement ou occasionnellement entre minuit et 05 h 00 heures du matin [10].
Cette proportion de travailleurs de nuit est restée stable très
longtemps, mais a nettement progressé au cours des années
1990.
Ces horaires irréguliers ou de nuit soumettent l’organisme à
des changements importants au niveau des rythmes chronobiologiques. Même si l’adaptation du travailleur à ces
contraintes horaires est possible, elle est contraignante et
il est habituel d’observer parmi ces populations de salariés
soumises à des horaires décalés de manière chronique des
plaintes multiples traduisant les conséquences des désynchronisations auxquelles leur organisme est soumis en permanence. Comme le démontrent plusieurs travaux, il existe
un retentissement du travail en horaires décalés ou de nuit
sur la santé à plus ou moins long terme. Si les relations entre
ces différents rythmes de travail et les troubles du sommeil,
les troubles digestifs et le risque cardiovasculaire sont généralement admises, d’autres liens sont également pressentis
avec le vieillissement précoce et les risques de cancers.
Par ailleurs, la dette chronique de sommeil présente chez ces
salariés est souvent responsable de somnolence, elle-même
source d’accidents du travail ou de la circulation.
La meilleure connaissance des effets sur la santé du travail
posté et de nuit a incité le législateur à un renforcement de la
réglementation concernant la surveillance médicale de ces
salariés, avec la mise en place d’une seconde visite médicale
annuelle.
Nous vous proposons de faire le point sur le travail posté et le
travail de nuit (définition, physiopathologie, effets sur la
santé), sur la surveillance médicale de ces salariés et sur
les contre-mesures permettant d’améliorer la prise en charge
de ces travailleurs.
Définition
Travail posté
La directive 93/104/CE [11] considère comme travail posté
« tout mode d’organisation du travail en équipe selon lequel
des travailleurs sont occupés successivement sur les mêmes
postes de travail, selon un certain rythme, y compris un
rythme rotatif et qui peut être de type continu ou discontinu,
entraı̂nant pour les travailleurs la nécessité d’accomplir un
travail à des heures différentes sur une période donnée de
jours ou de semaines ».
Ainsi, le travail posté se définit par des critères de continuité,
de type de rotation, d’alternance des équipes et de rythme.
Le rythme de rotation est court quand la durée passée sur le
même poste est d’un à trois jours. Le rythme est long quand
cette durée dépasse cinq jours.
Travail de nuit
Tout travail qui a lieu entre 21 h 00 et 06 h 00 est considéré
comme travail de nuit. Selon l’article L. 213-2 du Code du
travail, le salarié qui effectue habituellement au moins trois
heures de travail quotidien pendant cette période, au moins
deux fois par semaine ou encore qui accomplit un nombre
minimal d’heures de travail de nuit (270 heures) pendant une
période de référence (12 mois consécutifs) doit être considéré
comme travailleur de nuit.
La loi no 2001-397 du 9 mai 2001 relative à l’égalité professionnelle entre les femmes et les hommes a levé l’interdiction du travail de nuit des femmes. De même, le décret
no 2006-42 du 13 janvier 2006 [12] autorise le travail de nuit
pour les apprentis de moins de 18 ans dans certains secteurs
(boulangerie, pâtisserie, restauration. . .).
Par ailleurs, il existe des dérogations à cette définition par
accords collectifs de branche étendus.
Physiopathologie
En dépit du repos compensateur rendu obligatoire par le
législateur, le travail de nuit ou en horaires décalés est
responsable d’une « désynchronisation » des rythmes biologiques qu’une possible majoration de rémunération ne
compense pas et qui peut au contraire bloquer pour raison
budgétaire un salarié dans un poste inadapté.
En effet, l’adaptation au poste dépend principalement de
trois facteurs : le facteur chronobiologique, le facteur
« sommeil » et le facteur socioéconomique.
Le facteur chronobiologique
Une adaptation des rythmes circadiens est une condition
essentielle de l’adaptation de l’homme au travail posté. En
cas d’horaires décalés, nous l’avons précédemment décrit, les
rythmes circadiens se désynchronisent les uns par rapport
aux autres. Cette désynchronisation perturbe la vigilance, le
sommeil et la qualité de vie.
Un certain nombre de facteurs chronobiologiques semblent
ainsi être prédictif d’une bonne adaptation aux horaires
décalés :
le sens de rotation des postes : le sens « horaire » est
mieux toléré que le sens « antihoraire » ;
le caractère « du soir » et « du matin » : les sujets du matin
supportent moins bien les horaires du soir ou de nuit ;
l’âge : le sujet jeune s’adapte souvent plus facilement aux
horaires alternants.
Le facteur sommeil
Le sommeil est un processus complexe très dépendant de la
bonne synchronisation de l’horloge biologique.
Un bon sommeil est un facteur essentiel d’adaptation au
travail posté. De façon habituelle, on observe chez les travailleurs de nuit ou en horaires décalés une dette chronique
de sommeil d’environ une à deux heures par jour. De plus, il
existe une altération de la qualité du sommeil de jour : le
sommeil lent profond et le sommeil paradoxal surviennent
de façon plus difficile le jour et, sur le plan environnemental,
la lumière, le bruit et la température ne sont pas favorables
au sommeil le jour.
Les facteurs personnels et domestiques
La tolérance au travail posté impose un environnement
domestique favorable. Des perturbations sociales et familiales sont souvent présentes en relation avec les horaires
alternants. Ces difficultés domestiques touchent particulièrement les femmes ayant des enfants en bas âge et pour qui
les « nuits blanches » sont fréquentes. De plus, chez les
travailleurs en horaires décalés, le « double travail » n’est pas
rare.
Ces trois types de facteurs participent de façon conjointe à la
tolérance ou à l’intolérance d’un sujet au travail posté.
Lorsque l’un d’eux est perturbé, le travailleur est plus à
risque de se désadapter et devenir intolérant au travail posté.
Le médecin du travail doit chercher à prévenir cette désadaptation en dépistant en amont les signes d’intolérance.
249
D. Leger et al.
Les effets sur la santé
Effets à court terme
Les troubles du sommeil
Les principaux effets à court terme sur la santé du travail de
nuit ou en horaires alternants sont les troubles du sommeil
responsables de fatigue et de somnolence. La plainte de
mauvais sommeil est très fréquente chez ces salariés et peut
sembler banale. Cependant, elle mérite l’attention du
médecin du travail, car elle est souvent l’un des premiers
signes de désadaptation.
Les différentes perturbations du sommeil signalées sont les
insomnies d’endormissement, les insomnies de maintien du
sommeil et les insomnies par réveil trop précoce. De plus, il
existe bien souvent une perturbation de la qualité du sommeil à cause des conditions environnementales défavorables
le jour pour le sommeil (température, bruit et lumière) et des
facteurs chronobiologiques.
Chez les insomniaques sévères, les accidents de travail, les
arrêts de travail et les risques d’erreurs sont plus élevés que
chez les bons dormeurs [13].
Par ailleurs, une durée de sommeil insuffisante est aussi
souvent rapportée par les travailleurs postés. On estime leur
déficit de sommeil à environ une à deux heures par 24 heures
par rapport à un travailleur de jour. Ce raccourcissement de
la durée de sommeil est responsable de la constitution d’une
dette chronique de sommeil qui est génératrice de somnolence.
Les épisodes de somnolence au travail chez les travailleurs
postés sont fréquents à la fois en fin de poste et lors du premier
jour de travail suite à un changement d’horaires [14,15]. Ces
troubles de la vigilance augmentent le risque d’accidents du
travail, en particulier s’il s’agit d’un poste de sécurité, et le
risque d’accidents automobiles [16–18]. La majorité des accidents, en particulier les accidents mortels, se produisent dans
les périodes chronobiologiques de somnolence maximale,
c’est-à-dire entre 2 h 00 et 5 h 00 du matin et entre 13 h 00
et 15 h 00. De plus, la dette de sommeil est responsable d’une
dégradation de l’attention et des performances.
Plusieurs travaux ont essayé de calculer un risque moyen
d’accident au travail en fonction des horaires de travail. Si on
prend comme référence le risque observé sur le poste du
matin (bien que la référence idéale ait été un poste fixe de
jour type 08 h 00–17 h 00), le risque est majoré de 18 % au
cours de l’après-midi et de 30 % au cours de la nuit. Il existe
donc un risque maximal d’accident au cours de la nuit.
L’accumulation de plusieurs nuits de travail successives
augmente le risque accidentel [19].
250
Les troubles digestifs
Ils représentent une plainte fréquente des travailleurs
postés. Les troubles les plus fréquents sont les troubles
dyspeptiques, les ballonnements, les troubles du transit et
les douleurs abdominales [20]. Le facteur comportemental
alimentaire joue un rôle primordial dans ces troubles
(alimentation pauvre en fibres, plats industriels,
consommation excessive de thé et de café. . .). Cependant,
le facteur chronobiologique intervient également. Les
sécrétions gastriques suivent une variation circadienne qui
peut être perturbée chez les travailleurs postés.
Les études concernant les troubles digestifs chez les travailleurs postés sont anciennes [21,22], mais elles vont dans le
sens d’une prévalence augmentée de la symptomatologie
digestive et d’un risque relatif d’ulcère gastroduodénal supérieur.
Santé mentale
Le travail posté est communément admis comme
pourvoyeur de stress, de fatigue chronique et il serait
aussi responsable d’un risque accru de pathologie
dépressive. Peu de travaux sont toutefois disponibles sur
ce sujet [23].
Effets à long terme
Troubles cardiovasculaires
La plupart des études publiées retrouvent une tendance à
l’augmentation du risque de cardiopathie ischémique de 20 à
40 % chez les travailleurs postés [24,25]. Ce risque accru
s’explique par une augmentation des facteurs de risque
cardiaques connus dans ces populations de salariés (hypertension artérielle, troubles du rythme, dyslipidémie, surpoids, tabagisme), mais peut aussi être lié à la présence
d’un risque indépendant lié au travail posté lui-même. Le
stress secondaire à la dette de sommeil et à l’isolement social
est source de modifications du système neurovégétatif cardiovasculaire, ce qui peut expliquer le risque augmenté de
développer une hypertension artérielle ou un trouble du
rythme cardiaque. D’une façon générale, on peut retenir
un risque relatif moyen de pathologies cardiovasculaires
autour de 1,4 chez les travailleurs postés [26]. Une association fréquente avec les facteurs de risque comme l’hypertension artérielle et la dyslipidémie est observée [27].
En revanche, les relations entre travail posté et insulinorésistance, diabète, surpoids, obésité et tabagisme sont moins
établies.
Certaines études retrouvent une prévalence du surpoids
(25 kg/m2 < indice de masse corporelle < 30kg/m2) accrue
chez les travailleurs postés par rapport aux travailleurs de
jour. Pour expliquer cette prise de poids, la modification des
rythmes alimentaires, le grignotage interprandial, une alimentation déséquilibrée ainsi que la sédentarité peuvent
être incriminés [28]. Toutefois, un lien de causalité entre
surpoids et travail posté n’est pas clairement défini [29].
De même, la relation de causalité entre insulinorésistance,
ou diabète, et travail posté n’est pas certaine [30]. Les
variations nycthémérales des sécrétions d’insuline et de
glucose peuvent néanmoins intervenir.
Enfin, la consommation de tabac semble plus fréquente chez
les travailleurs postés, probablement en raison du stress et
du besoin de stimuler sa vigilance.
Risque de cancers
Ces dernières années, beaucoup de publications se sont
intéressées aux relations entre cancers et travail de nuit.
En effet, plusieurs travaux retrouvent parmi les femmes
travaillant en horaires décalés un excès de risque modéré
de survenue de cancer du sein [31–33]. Un risque relatif
moyen allant de 1,3 à 1,7 est souvent retrouvé selon les
différentes études. Pour expliquer cette observation, un rôle
possible de la mélatonine est évoqué [34]. Il semble que la
suppression du pic nocturne de mélatonine lors de l’exposition à la lumière artificielle la nuit soit incriminée. La mélatonine est, en effet, un inhibiteur potentiel des radicaux
libres et exerce une activité inhibitrice du développement
tumoral sur les cellules du cancer du sein humain et sur des
modèles animaux in vitro [34–36]. Un rôle possible de la
mélatonine sur les estrogènes est également évoqué pour
expliquer cet excès de risque de cancers du sein.
Compte tenu du rôle possible de la mélatonine dans le
développement des cancers, ce risque peut être étendu à
d’autres organes. Pour l’instant, seul le cancer colorectal a
été étudié. Il semble exister un risque relatif de cancers
colorectaux plus important chez les travailleurs en rythme
posté avec nuit à partir de plusieurs années d’exposition [37].
Risques spécifiques chez la femme
En ce qui concerne les risques liés à la grossesse, moins
d’études sont disponibles. Cependant, une association entre
retard de croissance intra-utérin, prématurité et risque de
fausses couches semble également retrouvée [38,39].
Vieillissement et mortalité
L’adaptation aux horaires de nuit et irréguliers est plus facile
chez les sujets jeunes. Avec l’âge, en raison d’une perte de
l’élasticité de l’horloge biologique, cette adaptation est plus
difficile. Le vieillissement est ainsi connu pour diminuer la
vitesse d’adaptation des rythmes circadiens [40,41].
Concernant le risque cardiovasculaire, l’âge est un facteur de
risque supplémentaire à part entière qui majore l’excès de
risque retrouvé chez les travailleurs postés.
Le risque de mortalité chez les travailleurs postés a été peu
étudié jusqu’à présent, mais les résultats actuellement disponibles ne semblent pas retrouver d’excès de risque de
mortalité globale. Il existe en revanche un excès de risque de
mortalité cardiovasculaire, ce qui confirme les observations
précédentes [42]. Cet indice de mortalité global est toutefois
à suivre avec attention.
Les différents risques relatifs avancés dans ces études sont
faibles et leur méthodologie est parfois discutable. Néanmoins, compte tenu de l’importance de la population exposée, le travail posté mérite d’être considéré comme un
véritable problème de santé publique.
Conclusion
La désadaptation au travail posté fait partie de l’évolution
normale d’un travailleur exposé pendant de nombreuses
années. Une surveillance médicale ne peut pas toujours
dépister à temps cette désadaptation et prévenir l’inaptitude temporaire ou définitive, mais la nouvelle législation
apporte cependant une aide notable. Le rôle du service de
santé au travail dans cette surveillance médicale est essentiel (le médecin du travail peut former les infirmières à
l’utilisation des échelles de dépistage). Il est indispensable
que cette surveillance individuelle puisse s’inscrire dans un
cadre plus large de surveillance épidémiologique afin
d’améliorer les connaissances sur les risques engendrés
par le travail en horaires décalés ou de nuit. L’amélioration
de ces connaissances pourrait ainsi permettre d’élaborer
une surveillance consensuelle et une évolution des conditions de travail.
Références
1. Mai JK, Kedsoria O, Sofroniew MV. Evidence for subdivisions in
the human suprachiasmatic nucleus. J Comp Neurol
1991;305:505–8.
2. Lewy AJ, Wehr TA, Goodwin FK, et al. Light suppresses melatonin secretion in humans. Science 1980;210:1267–9.
3. Jewett ME, Kronauer RE, Czeisler CA. Light-induced suppression
of endogenous circadian amplitude in humans. Nature
1991;350:59–62.
4. Czeisler CA, Kronauer RE, Allan JS, et al. Bright light induction of
strong (type 0) resetting of the human circadian pacemaker.
Science 1989;244:1328–33.
251
D. Leger et al.
5. Czeisler CA, Johnson MP, Duffy JF, et al. Exposure to bright light
and darkness to treat physiologic maladaptation to night work.
N Engl J Med 1990;322:1253–9.
6. Jouvet M. Paradoxical sleep mechanisms. Sleep 1994;17:577–83.
7. Rechtschaffen A, Kales A. A manual of standardized terminology techniques and scoring system for sleep stages of human
subjects. Los Angeles: UCLA, Brain Research Institute; 1968 .
p. 57.
8. Léger D. Conduites à tenir devant un trouble du sommeil.
France: Doin Éditions; 2000.p. 187.
9. Biscourp P. Les rythmes de travail entre 1995 et 2001 : faible
progression de l’irrégularité. Insee Première 2004;994:4.
10. Bué J. Travail de nuit et du soir depuis 10 ans, une progression
plus rapide pour les femmes que pour les hommes. DaresPremières synthèse d’information 2005;40:4.
11. Directive 93/104/CE du conseil du 23 novembre 1993 concernant certains aspects de l’aménagement du temps de travail.
Journal Officiel no L307 du 13/12/1993. p. 18–24.
12. Décret no 2006-42 du 13 janvier 2006 relatif au travail de nuit
des jeunes travailleurs et apprentis de moins de dix-huit ans
modifiant le Code du travail. Journal Officiel du 14 janvier 2006.
13. Léger D, Massuel MA, Metlaine A, et al. The professional
correlates of insomnia. Sleep 2006;29:171–8.
14. Akerstedt T. Shift work and disturbed sleep/wakefulness.
Occup Med 2003;53:89–94.
15. Akerstedt T, Peters B, Anund A. Impaired alertness and performance driving home from the night shift: a driving stimulator
study. Sleep Res 2005;14:17–20.
16. Folkard S, Tucker P. Shift work, safety and productivity. Occup
Med 2003;53:95–101.
17. Sallinen M, Harma M, Mutanen P, et al. Sleepiness in various
shift combinations of irregular shift system. Ind Health
2005;43:114–22.
18. Ingre M, Keclund G, Akerstedt T, et al. Variation in sleepiness
during early morning shift: a mixed model approach to an
experimental field study of train drivers. Chronobiol Int
2004;21:973–90.
19. Folkard S, Lombardi DA, Tucker PT. Shiftwork: safety, sleepiness
and sleep. Ind Health 2005;43:20–3.
20. Léger D, Domont A. Le travail posté. In: Catalina P, RoureMariotti MC, editors. Médecine et risque au travail. Guide du
médecin du travail en milieu de travail. Paris: Masson; 2002. p.
693.
21. Ihre BJE, Müller R. Gastric and duodenal ulcer. Acta Med Scand
1943;116:33–5.
22. Segawa K, Nakazawa S, Tsukamoto Y, et al. Peptic ulcer is
prevalent among shift workers. Dig Dis Sci 1987;32:449–53.
23. Nakata A, Takashi H, Takahashi M. Association of sickness
absence with poor sleep and depressive symptoms in shift
workers. Chronobiol Int 2004;21:889–912.
24. Knutsson A, Akerstedt T, et al. Increased risk of ischaemic heart
disease in shift workers. Lancet 1986;12:89–92.
25. Knutsson A, Hallquist J, Reuterwall C, et al. Shiftwork and
myocardial infarction: a case-control study. Occup Environ
Med 1999;56:46–50.
26. Karlsson B, Alfredsson L, Knutsson A, et al. Total mortality and
cause-specific mortality of Swedish shift and cday workers in
the pulp and paper industry in 1995–2001. Scand J Work Environ
Health 2005;31:30–5.
27. Knutsson A, Akerstedt T, Jonsson B, et al. Prevalence of risk
factors for coronary artery disease among day and shift workers. Scand J Work Environ Health 1988;14:317–21.
28. Romon M, Bertin Lebrette C. Travail posté et alimentation. Cah
Nutr Diet 1998;33:390–4.
29. Boggild H, Knutsson A. Shift work, risk factors and cardiovascular disease. Scand J Work Environ Health 1999;25:85–99.
30. Morikawa Y, Nakagawa H, Miura K, et al. Shift work and the risk
of diabetes mellitus among Japanese male factory workers.
Scand J Work Environ Health 2005;31:179–83.
31. Davis S, Mirick DK, Stevens RG. Night shift work, light at
night, and risk of breast cancer. J Natl Cancer Inst 2001;93:
1157–62.
32. Megdal SP, Kroenke CH, Laden F, et al. Night work and breast
cancer risk: a systemic review and meta-analysis. Eur J Cancer
2005;41:2023–32.
33. Schernhammer ES, Kroenke CH, Laden F, et al. Night work and
risk of breast cancer. Epidemiology 2006;17:108–11.
34. Sanchez-Barcelo EJ, Cos S, Fernandez R, et al. Melatonin and
mammary cancer: a short review. Endocr Relat Cancer 2003;
10:153–9.
35. Cos S, Fernandez F, Sanchez-Barcelo EJ. Melatonin inhibits DNA
synthesis in MCF-7 human breast cancer cells in vitro. Life Sci
1996;58:2447–53.
36. Hill SM, Blask DE. Effects of the pineal hormone melatonin on
the proliferation and morphological characteristics of human
breast cancer cells (MCF-7) in culture. Cancer Res 1988;48:
6121–6.
37. Czeisler CA, Walsh JK, Roth T. Modiafinil for excessive sleepiness associated with shift work sleep disorder. N Engl J Med
2005;353:476–86.
38. Bodin L, Axelsson G, Ahlborg G. The association of shift work
and nitrous oxide exposure in pregnancy with birth weight and
gestational age. Epidemiology 1999;10:429–36.
39. Nakamura Y, Tamura H, Kashida S, et al. Changes of serum
melatonin level and its relationship to foeto-placental unit
during pregnancy. J Pineal Res 2001;30:29–33.
40. Folkard S. Shift work, safety and aging. Chronobiol Int
2008;25:183–98. Review.
41. Costa G. In depth review: shift work. Shift work and occupational medicine: an overview. Occup Med 2003;53:83–8.
cause-specific mortality of Swedish shift and day workers in
the pulp and paper industry in 1995–2001. Scand J Work Environ
Health 2005;31:30–5.
Reçu le :
23 décembre 2008
Accepté le :
24 janvier 2009
Revue générale
Consequences and physiological effects of light: Sleep and
biological clock in night and shift work
C. Gronfier
Inserm U846, département de chronobiologie, institut cellule souche et cerveau,
Le rôle et les effets physiologiques de la
lumière : sommeil et horloge biologique dans
le travail de nuit et posté
18, avenue Doyen-Lépine, 69500 Bron, Lyon, France
Summary
Résumé
Health consequences of shift work are important. Sleep, wake and
biological rhythm disorders have been clearly identified in shift
workers. They are mainly due to an inappropriate entrainment
(synchronization) of the biological circadian clock to the work
schedule, and possibly with a state of chronic sleep debt. The goal
of this review article is to provide the reader with background
information, in order (1) to understand the chronobiological origin of
the circadian rhythm sleep disorders affecting shift workers, (2) to
use chronobiological approaches to treat these sleep disorders.
Phototherapy techniques are commonly employed to treat skin
diseases (UV phototherapy); they can also be used to treat circadian
rhythm sleep disorders and alleviate symptoms related to shift work
(visible phototherapy).
L’impact du travail posté sur la santé est majeur. Les troubles du
sommeil, de la vigilance et des rythmes biologiques sont bien
connus chez le travailleur posté. Ils sont dus en grande partie à
un trouble de la synchronisation de l’horloge biologique, et possiblement aux effets d’un déficit chronique de sommeil. L’objectif de
cette revue est de donner au lecteur les éléments permettant (1) de
comprendre l’origine chronobiologique des troubles du sommeil et
des rythmes biologiques du travail de nuit posté, (2) de pouvoir
utiliser des approches chronobiologiques permettant de traiter ces
troubles. Les techniques de photothérapie permettent de traiter des
troubles dermatologiques et sanguins (photothérapie ultraviolette),
elles permettent aussi de traiter les troubles des rythmes circadiens
du sommeil et peuvent atténuer les symptômes chronobiologiques
du travail posté (photothérapie visible).
Keywords: Biological clock, Circadian timing system, Phototherapy,
Light, Shift work
Physique de la lumière
La lumière est une radiation électromagnétique qui se
comporte à la fois comme une onde et comme une particule.
Plus simplement, la lumière est composée de photons qui se
comportent comme une onde. La longueur d’une ondulation,
qu’on appelle la longueur d’onde, détermine la couleur de la
lumière.
L’œil ne perçoit pas toutes les longueurs d’onde contenues
dans la lumière, mais uniquement celles comprises entre
400 nm (de couleur violette) et 700 nm (de couleur rouge
e-mail : claude.gronfi[email protected].
Mots clés : Horloge biologique, Système circadien, Photothérapie,
Lumière, Travail posté
sombre). La longueur d’onde à laquelle l’œil est le plus
sensible se situe, dans des conditions d’éclairage normales,
vers 550 nm (couleur vert-jaune). Il s’agit de la sensibilité
visuelle moyenne de l’œil, il existe des différences de perception d’un individu à l’autre.
En-dessous d’une longueur d’onde de 400 nm, la lumière est
dite ultraviolette (UV), au-dessus de 700 nm elle est dite
infrarouge (IR). Ces lumières particulières ne sont pas visibles
par l’œil humain mais l’organisme n’y est toutefois pas insensible. Les UV sont nécessaires à la synthèse de la vitamine D
(sans laquelle on développe le rachitisme), ils sont aussi
responsables de « coups de soleil » (érythèmes) et sont à
l’origine de cancers de la peau. À l’autre extrémité du spectre
252
253
C. Gronfier
Tableau I
Tableau II
Intensités lumineuses de la vie courante.
Recommandations européennes d’éclairage public et urbain.
Lux
Nuit étoilée
Nuit de pleine lune
Rue bien éclairée
Pièce éclairée (habitation)
Bureau, pièce de travail
Lever/coucher du soleil
Journée ensoleillée
0,01
0,5–1
20–70
100–300
200–1000
1000–5000
50 000–100 000
lumineux, les infrarouges sont par exemple liés à la sensation
de chaleur dégagée par le soleil ou une lampe halogène.
La lumière du soleil apparaı̂t blanche car elle est composée
de l’ensemble des longueurs d’onde visibles par l’œil. Il est
toutefois possible de décomposer la lumière solaire à l’aide
d’un prisme en cristal. Dans la nature, l’arc-en-ciel reproduit
ce phénomène de dispersion de la lumière et permet d’en
percevoir toute la richesse chromatique (couleurs). En effet,
la lumière blanche du soleil subit de multiples réflexions et
réfractions en traversant les gouttes de pluie et se décompose en ses constituants colorés.
Les intensités lumineuses auxquelles nous sommes généralement exposés dans la vie courante sont indiquées dans le
tableau I.
À titre d’information, le tableau II indique quelques intensités lumineuses recommandées par la norme européenne
d’éclairage public pour l’éclairage public et l’éclairage des
lieux de travail [1]. Ces normes sont établies dans le but
d’assurer le confort visuel, le bien-être et la sécurité aux
usagers, mais font aussi appel à l’aspect économique (elles
sont donc sans doute un peu plus élevées que nécessaire).
Ces valeurs ne sont données ici qu’à titre indicatif, elles
permettent de se faire une idée des niveaux recommandés
pour une bonne fonction visuelle. Leur effet et leurs conséquences sur la santé ne sont pas connus.
Biologie de la lumière
Les cellules photoréceptrices
C’est grâce à la présence de deux types de photorécepteurs
dans notre rétine que nous pouvons voir dans des conditions
de lumières très différentes, depuis la quasi-obscurité jusqu’au plein soleil. Un troisième type de photorécepteurs,
récemment découvert, est impliqué dans des fonctions non
visuelles.
Les cônes
Ce sont les photorécepteurs responsables de la vision de jour.
Ils permettent la perception des détails et la vision des
254
Le rôle et les effets physiologiques de la lumière
Lux
Trottoirs piétons
Zone de circulation et couloirs
Magasins de vente
Cuisines
Bâtiments scolaires, salle de classe
5
100
300
500
500
Éclairage des bureaux:
Classement
Dactylographie-lecture
Salle de dessin industriel
300
500
750
couleurs. Trois types de cônes participent à notre perception
des couleurs : les cônes sensibles au bleu, les cônes sensibles
au jaune-vert et les cônes sensibles au rouge. L’absence, ou le
mauvais fonctionnement de l’un de ces types de cônes,
conduit à un trouble de la vision des couleurs, dont le plus
connu est le daltonisme. Cette déficience de la vision des
couleurs touche environ un homme sur dix.
Les bâtonnets
Ce sont les photorécepteurs qui nous permettent de voir
dans des conditions de faible lumière, par exemple au
crépuscule ou la nuit, à la seule lueur de la lune et des étoiles.
Les bâtonnets sont extrêmement sensibles à la lumière (un
seul photon est suffisant pour stimuler un bâtonnet), mais très
peu sensibles au détail et ne perçoivent pas la couleur (c’est
l’explication mécanistique du dicton « la nuit tous les chats
sont gris », on ne perçoit pas les couleurs en conditions de
faible lumière).
Les cellules ganglionnaires à mélanopsine
Un troisième type de photorécepteurs a été découvert au
début des années 2000 [2,3]. Il s’agit d’un type particulier de
cellules sensibles à la lumière, qu’on appelle les cellules
ganglionnaires à mélanopsine. Ces cellules suscitent beaucoup d’intérêt dans le monde de la recherche à l’heure
actuelle car elles sont impliquées dans de nombreux mécanismes biologiques extrêmement importants.
Ces cellules sont impliquées dans des fonctions non visuelles
(c’est-à-dire ne conduisant pas à la formation d’image) telles
que le réflexe pupillaire, la régulation des rythmes biologiques et la vigilance, pour n’en citer que quelques-unes [4].
Ces cellules possèdent des caractéristiques très différentes
des cônes et des bâtonnets puisqu’elles répondent à un
stimulus lumineux. Elles sont relativement peu sensibles à
la lumière (elles nécessitent des niveaux élevés d’éclairement)
et répondent très lentement à un stimulus lumineux [3].
On ne connaı̂t pas encore les raisons évolutives de la
sensibilité de ces photorécepteurs à la lumière, mais il est
intéressant de savoir que ces cellules sont particulièrement
sensibles aux lumières bleues (longueurs d’onde d’environ
480 nm) [3], couleurs du ciel et de la mer.
sur une feuille de papier, mais il est incapable de le nommer
car il ne le reconnaı̂t pas. L’une des structures de traitement
de la reconnaissance de l’objet est lésée.
La voie non visuelle
Les circuits d’analyse de la lumière
Lorsque les photorécepteurs perçoivent la lumière, ils transmettent l’information aux autres cellules de la rétine, qui la
convertissent en influx nerveux (un message électrique). Cet
influx nerveux va alors parcourir le nerf optique pour aller
stimuler les diverses structures du cerveau impliquées, soit
dans l’analyse de l’image visuelle, soit dans les fonctions non
visuelles évoquées précédemment.
Il existe donc deux voies de transmission de l’information
lumineuse vers les structures du cerveau : une voie visuelle et
une voie non visuelle.
La voie visuelle
Il s’agit de la voie la mieux connue. C’est celle qui conduit à la
formation et à la perception des images. Elle emprunte le
nerf optique depuis la rétine (les cônes et les bâtonnets sont
à l’origine du message lumineux) et va se projeter sur des
structures cérébrales impliquées dans la vision. La première
de ces structures visuelles, située au cœur du cerveau, est le
corps genouillé latéral (vue de dessus, cette structure ressemble à un genou). Cette zone est le relais principal de la
voie qui mène ensuite à la structure d’analyse principale de
l’information visuelle, le cortex visuel, qui se situe en périphérie (cortex occipital). Notre capacité à « voir » des images,
c’est-à-dire la perception visuelle consciente, nécessite
l’intégrité des voies qui vont de la rétine au cortex, premier
lieu de traitement de l’information. Une lésion le long de ce
chemin peut entraı̂ner des troubles visuels plus ou moins
importants (scotomes, anopsies, cécités, hémianopsies...).
L’information visuelle ne s’arrête pas au niveau du cortex
visuel. L’information lumineuse est ensuite transmise à
d’autres structures du cerveau, qui sont responsables
d’une analyse encore plus poussée de l’image perçue, afin
d’en extraire toutes les informations pertinentes (couleur,
forme, mouvement...). Ainsi, la reconnaissance d’un objet (sa
couleur, sa forme) sera effectuée par une voie ventrale qui
s’étend vers le lobe temporal du cerveau. En revanche, la
localisation d’un objet, son mouvement, s’effectueront plutôt dans une voie dorsale qui se projette vers le lobe pariétal.
L’atteinte de ces voies de traitement de l’information visuelle
conduit à des troubles plus ou moins importants. L’agnosie
visuelle, par exemple, est un trouble dans lequel le patient
peut prendre un objet dans sa main, le dessiner parfaitement
Elle est encore assez peu connue car sa découverte est
récente. Cette voie est d’une importance capitale. Comme
son nom l’indique, cette voie non visuelle est impliquée dans
des mécanismes différents de la vision, c’est-à-dire qui ne
conduisent pas à la formation d’image [4]. Il s’agit par
exemple de la régulation des rythmes biologiques, tels
que le cycle veille–sommeil. Cette voie d’information
emprunte des chemins différents de ceux de la vision et
se projette sur des structures impliquées dans des fonctions
très diverses. La meilleure preuve que cette voie est différente de la voie visuelle provient de l’observation que certains aveugles ne possédant aucune perception visuelle
consciente (ils ne voient pas de lumière même si elle est
projetée directement dans leur oeil) peuvent avoir leur
horloge biologique remise à l’heure (synchronisée) par la
lumière [5]. Ces sujets ne voient pas la lumière de manière
consciente, mais la lumière est perçue par leur horloge
biologique via leur œil : leur horloge n’est pas aveugle.
Ce sont les cellules ganglionnaires à mélanopsine qui vont
transmettre l’information lumineuse vers d’autres structures
du cerveau. La principale de ces structures est l’horloge
biologique, la structure responsable de nos rythmes biologiques dont nous parlerons en détail plus loin. D’autres
structures du cerveau reçoivent aussi l’information lumineuse par cette voie : des zones impliquées dans la régulation du sommeil et de l’éveil, dans notre activité physique, et
dans le réflexe pupillaire, pour n’en citer que quelques unes.
Rythmes biologiques
Généralités
Tous les organismes vivants ont évolué en réponse aux
différents cycles auxquels ils ont été soumis par l’environnement. Mis à part les organismes vivant dans les grandes
profondeurs marines ou ceux vivant dans des grottes à
l’obscurité complète, tous ont été exposés, durant l’évolution
et leur développement à l’alternance jour–nuit de 24 heures.
Certains organismes ont développé des mécanismes leur
permettant de s’adapter aux variations cycliques de la
lumière, de la température, de l’humidité, et sans doute
de bien d’autres choses encore. Il n’est donc pas étonnant
que les rythmes biologiques s’observent chez tous les organismes vivants [6].
255
C. Gronfier
Les rythmes biologiques sont classés en trois grandes catégories selon leur période. Ils sont dits circadiens ou nycthéméraux lorsque leur période est d’environ 24 heures,
ultradiens lorsque leur période est de moins de 24 heures
et infradiens quand leur période est de plus de 24 heures. Les
rythmes les mieux connus sont les rythmes de 24 heures. Ils
sont observés chez la plupart des espèces étudiées, depuis
les bactéries, les champignons, les plantes, jusqu’à l’homme.
Ils découlent naturellement de l’alternance lumière–obscurité, conséquence de la rotation de la terre autour de son axe.
Les rythmes de 24 heures sont dits circadiens (du latin circa
« proche de » et dies « jour ») lorsqu’ils sont générés par
l’horloge biologique interne de l’organisme. Ils persistent en
l’absence de variations rythmiques de l’environnement (température, lumière, etc.). Lorsqu’ils ne sont qu’une réponse à
l’environnement (par exemple aux changements de température), on parle plutôt de rythmes diurnes ou nycthéméraux.
L’horloge biologique interne
Même si les rythmes biologiques sont décrits depuis l’antiquité, leur origine a pendant longtemps été attribuée uniquement à l’environnement. Il faut attendre une expérience
conduite au xviiie siècle pour montrer l’existence d’une
horloge biologique interne. À cette époque, Jean-Jacques
Dortous de Mairan, physicien et mathématicien français, est
intrigué par l’ouverture et la fermeture quotidienne des
feuilles d’une espèce de mimosa, la sensitive (Mimosa
pudica). Afin de tester si ce comportement est une simple
réponse au soleil, il décide de placer la plante à l’obscurité
constante. Il observe alors que le mouvement des feuilles
persiste et garde son rythme de 24 heures en l’absence de
soleil (et donc du cycle lumière–obscurité). Cette expérience
est décrite devant l’Académie des sciences en 1729 [7].
Il s’agit de la première mise en évidence qu’un rythme
biologique est généré par l’organisme lui-même (origine
endogène) et n’est pas une réponse à l’environnement
(origine exogène).
Il faudra attendre le milieu du xxe siècle pour que l’existence
d’une horloge biologique endogène soit mise en évidence
chez l’animal. En 1972, sa localisation précise est décrite chez
les mammifères, au cœur du cerveau [8]. Depuis, les progrès
scientifiques ont été considérables. Il est maintenant évident
que les horloges biologiques font partie intégrante de la vie
de tous les organismes (bactéries, plantes, animaux). Leur
présence et leur bon fonctionnement sont indispensables à
la vie (nous verrons plus loin les conséquences d’un dysfonctionnement des horloges).
256
Anatomie
L’horloge biologique interne se situe au cœur du cerveau, au
sein du noyau supra-chiasmatique, petite structure d’environ 1 mm3 (gros comme une tête d’épingle) [8]. Les neurones
de cette structure ont une activité électrique rythmique.
Cette activité est d’origine génétique. À l’heure actuelle,
une dizaine de gènes horloges ont été découverts et leur
activité cyclique est directement responsable du rythme
proche de 24 heures de l’horloge biologique [9]. La meilleure
preuve que ces mécanismes sont endogènes et ne nécessitent pas la présence d’un cycle externe pour persister provient d’études récentes menées chez l’animal. Des neurones
de l’horloge ont été prélevés chez une souris et placés dans
une boı̂te de culture. Pendant deux ans, ces cellules ont
indéfectiblement montré une activité électrique rythmique
proche de 24 heures, de manière précise et prévisible, en
complète obscurité [10].
Même si l’horloge possède une activité endogène, elle n’est
toutefois pas indépendante de l’environnement. En effet,
tout comme une montre qui prendrait un peu d’avance ou un
peu de retard tous les jours, l’horloge biologique a besoin
d’être remise à l’heure quotidiennement. Comme nous le
verrons en détail dans la section suivante, c’est l’action de la
lumière oculaire qui permet la synchronisation de l’horloge à
la journée de 24 heures.
Par voie neuronale ou humorale (hormonale), l’horloge
informe des structures dans l’ensemble de l’organisme et
contrôle l’expression rythmique de nombreuses activités
physiologiques. Le bon fonctionnement de l’horloge biologique, en particulier sa bonne synchronisation aux 24 heures,
est indispensable à l’expression appropriée (le bon timing)des fonctions qui gouvernent notre comportement. Par
exemple, le sommeil doit survenir la nuit et non le jour et,
à l’opposé, nos performances physiques et mentales doivent
être optimales la journée et non la nuit.
L’horloge biologique est endogène
Quand un organisme est placé dans des conditions constantes, c’est-à-dire quand il n’est plus soumis aux influences
de l’environnement (variations de température, de lumière,
etc.), son horloge biologique continue a fonctionner, mais
son rythme (on dit sa période) n’est plus exactement de 24
heures. L’horloge n’est alors plus synchronisée par l’environnement, et tout comme une montre, elle prend un peu de
retard ou un peu d’avance, selon les individus. On dit dans
ces conditions que l’horloge est en libre cours. C’est ce qui se
passe chez les aveugles, chez qui l’absence de lumière ne
permet pas à l’horloge biologique de se synchroniser aux
24 heures [11]. C’est ce qui permet d’expliquer qu’environ
75 % de aveugles se plaignent de ne pas avoir un sommeil de
bonne qualité [12].
Il est important de noter que la période de l’horloge biologique est une caractéristique individuelle très précise. Elle ne
semble pas varier au cours du vieillissement chez l’homme
[13]. La majorité des individus possède une période légèrement supérieure à 24 heures (entre 24 h et 24 h 30) ; on
estime qu’environ 25 % de la population possèdent une
période de moins de 24 heures (entre 23 h 30 et 24 h). Quel
impact peut avoir la période de l’horloge biologique dans la
vie de tous les jours ? Bien que la relation ne soit pas
nécessairement systématique, les individus qui possèdent
une période courte (une horloge rapide) ont tendance à être
des couche-tôt alors que les couche-tard ont plutôt une
période longue (une horloge plus lente) [14].
L’horloge biologique est remise à l’heure par la
lumière
Les organismes ne vivent pas dans des conditions constantes
mais sont exposés aux variations rythmiques de l’environnement. Certaines espèces d’oiseaux peuvent être synchronisées à des cycles de chants. Pour certaines bactéries,
champignons, plantes, animaux à sang froid, des cycles de
température agissent comme synchroniseurs de l’horloge
biologique. Chez les mammifères, c’est la lumière qui est
le synchroniseur le plus puissant de l’horloge interne. En
présence d’un cycle lumière–obscurité de 24 heures, les
animaux nocturnes vont naturellement se synchroniser de
manière à être actifs durant la nuit, alors que, à l’inverse, la
synchronisation de l’horloge biologique des animaux diurnes
(Homme inclus) va les conduire à être actifs de jour.
D’autres synchroniseurs existent chez les animaux, ils sont
moins évidents chez l’homme. On les appelle les synchroniseurs « non photiques » car ils n’impliquent pas de lumière.
Par exemple, la prise alimentaire et l’exercice physique ont
un effet sur l’horloge humaine, mais il est nettement moins
important que celui de la lumière. Les études initiales réalisées chez l’homme dans les années 1950 ont laissé penser
que les synchroniseurs sociaux étaient plus forts que la
lumière [15]. On sait maintenant que cela est faux. En outre,
il n’a jamais été démontré de manière indiscutable que les
facteurs sociaux per se possédaient le moindre effet synchronisateur de l’horloge biologique chez l’Homme. La meilleure preuve que les synchroniseurs non photiques ont un
effet très limité provient de l’observation que la grande
majorité des aveugles – ne possédant pas de perception
lumineuse – sont en état de libre cours, non synchronisés,
malgré une vie sociale calées sur les 24 heures (travail,
coucher/lever, prise des repas, activité sportives. . .). Le synchroniseur non photique le plus étudié et le mieux connu est
la mélatonine, son effet est indiscutable [16].
Comment l’horloge biologique est-elle remise à
l’heure ?
Dans la vie courante, notre horloge est synchronisée aux
24 heures grâce à l’exposition lumineuse perçue au cours de
la journée. Si l’on mesure les concentrations de l’hormone
mélatonine chez un sujet normal qui se coucherait par
exemple à 23 heures pour se lever à sept heures, on pourrait
observer que l’hormone est secrétée dans l’organisme de la
même manière d’un jour à l’autre, avec une sécrétion débutant tous les jours approximativement à la même heure (par
exemple vers 21 heures). Si l’on expose ce sujet à une lumière
de forte intensité (10.000 lux, niveau comparable à celui
perçu normalement au lever/coucher du soleil) pendant
plusieurs heures en début de nuit, on observerait que cette
exposition à la lumière entraı̂ne décalage de l’heure de début
de la sécrétion de l’hormone vers 23 heures, c’est-à-dire avec
un retard de deux heures par rapport à l’heure d’origine. Ce
que nous appelons donc remise à l’heure de l’horloge biologique correspond, tout comme pour une montre, à une
avance ou à un retard de l’horloge par rapport à son heure
précédente.
Les effets de la lumière dépendent de plusieurs
facteurs
L’effet de la lumière sur l’horloge dépend de l’intensité
lumineuse et de sa durée
Plus la lumière est intense, et/ou plus la durée est longue,
plus l’effet sur l’horloge est important. Dans l’exemple précédent, un retard de deux heures a été produit avec une
durée d’exposition d’environ six heures avec une lumière
blanche intense (10.000 lux). Pour une telle durée, on sait
que les intensités lumineuses dépassant 1000 lux ne produisent pas d’effet supplémentaire notable [17]. La luminosité moyenne d’une pièce à vivre (100–300 lux, [tableau I])
aurait sans doute produit un retard d’environ une heure pour
une même durée d’exposition. De ce fait, il faut garder à
l’esprit que la course à l’intensité lumineuse ne sert à rien car,
au-delà d’un certain niveau, la réponse de l’horloge biologique n’augmente plus. Notons toutefois que les études
récentes réalisées sur le terrain [18] font apparaı̂tre que
les intensités lumineuses auxquelles les personnes sédentaires ou âgées sont exposées au cours de la journée sont
257
C. Gronfier
relativement modérées (sans doute trop faibles pour un
grand nombre), et que, dans certains cas, une insuffisance
de lumière peut conduire à des troubles de l’humeur (dépression) ou de la synchronisation de l’horloge biologique. L’horloge ne peut être correctement synchronisée que si les
niveaux lumineux reçus au cours de la journée sont suffisants en durée et en intensité [19].
L’effet de la lumière dépend de sa longueur d’onde
Une lumière monochromatique bleue (longueur d’onde de
480 nm) peut être aussi efficace qu’une lumière fluorescente
blanche 100 fois plus intense (comportant 100 fois plus de
photons). La sensibilité maximale de l’horloge biologique
s’observe pour les longueurs d’onde comprises entre 460–
480 nm [20]. Comme nous l’avons vu dans la section précédente sur les photorécepteurs, cette propriété repose sur la
sensibilité des cellules ganglionnaires à mélanopsine, qui
sont les photorécepteurs de la voie non visuelle. Ces récepteurs sont sujets à de nombreuses recherches à l’heure
actuelle (dont certaines dans notre laboratoire) afin de
pouvoir développer des méthodes de traitement de certains
troubles biologiques plus efficaces et plus rapides que les
méthodes actuelles utilisant des lumières blanches. Les
autres photorécepteurs (cônes et bâtonnets) sont aussi
impliqués dans la synchronisation de l’horloge. Il ne faut
donc pas exclure l’influence des lumières d’autres couleurs.
Enfin, l’effet de la lumière dépend aussi de l’heure
En moyenne, la lumière à laquelle nous sommes exposés le
soir et en début de nuit (en moyenne entre 18 heures et
six heures du matin) a pour effet de retarder notre horloge,
alors que la lumière reçue en fin de nuit et le matin (en
moyenne entre six heures du matin et 18 heures) a l’effet
inverse d’avancer l’horloge [21]. C’est en fin d’après-midi (vers
18 heures en moyenne) que l’horloge est la moins sensible à
la lumière et c’est peu avant le coucher et peu après le lever
qu’elle l’est le plus. C’est donc l’effet de lumière que nous
percevons tout au long des 24 heures qui permet, par le biais
d’une remise à l’heure, de rester synchronisés à la journée de
24 heures, bien que la période interne de l’horloge soit
sensiblement inférieure ou supérieure à 24 heures.
Tout est rythmique dans notre organisme
De nombreux rythmes biologiques existent au sein de l’organisme. Des rythmes très rapides gouvernent l’activité des
neurones. Les battements cardiaques, environ un par
seconde, sont créés par un générateur ultradien situé au
cœur du myocarde. Certaines hormones sont secrétées de
258
manière rythmique très rapide (insuline toute les deux minutes par exemple). Les rythmes menstruels chez la femme et les
rythmes saisonniers sont infradiens et répondent à des
besoins précis de l’organisme. Les mécanismes à l’origine de
ces rythmes ne sont pas toujours connus, mais leur mise en
évidence chez la plupart des espèces souligne leur importance.
Jusqu’au début des années 2000, on croyait qu’il n’existait
qu’une seule horloge biologique dans l’organisme. On a alors
découvert que des horloges existent dans la plupart de nos
tissus et organes (foie, cœur, poumons, peau...). On s’accorde
maintenant à dire que l’horloge biologique centrale, localisée
dans le cerveau, est l’horloge maı̂tresse qui synchronise
l’activité des horloges périphériques, un peu à la manière
d’un chef d’orchestre [22].
C’est la bonne synchronie entre l’ensemble des horloges de
l’organisme qui permet le bon fonctionnement du corps
humain, en harmonie avec son environnement.
Pourquoi le travail posté pose-t-il un
problème chronobiologique ?
L’impact des rythmes biologiques dans notre vie quotidienne
est considérable. Le premier rythme biologique qui vient à
l’esprit est le cycle veille–sommeil. L’horloge biologique
permet la synchronisation du sommeil avec le cycle
lumière–obscurité. C’est la raison pour laquelle les heures
de coucher et de lever sont relativement constantes pour un
individu donné. L’horloge est responsable de bien d’autres
rythmes. Par exemple, la vigilance, les performances cognitives, la mémoire, l’efficacité musculaire, la température
corporelle, les activités gastro-intestinales, et la pression
artérielle sont optimales ou maximales pendant le jour,
c’est-à-dire pendant la période active. À l’opposé, la sécrétion
de l’hormone mélatonine, la relaxation musculaire, et la
pression de sommeil sont maximales pendant la nuit, lors
de la période inactive. Si l’horloge biologique n’est pas
synchronisée de manière correcte, les rythmes qu’elle
contrôle ne seront pas exprimés de façon adaptée, ce qui
pourra avoir des conséquences plus ou moins sérieuses [6].
L’importance des rythmes biologiques devient évidente lorsqu’on est amené à vivre avec des horaires décalés. Ce sont les
symptômes bien connus de « décalage horaire » éprouvés
après avoir franchi rapidement plusieurs fuseaux horaires,
ou encore lors du travail de nuit. Dans ces situations, l’horloge biologique n’est pas synchronisée avec l’environnement, c’est-à-dire qu’elle n’est plus en phase avec le
rythme veille–sommeil que l’on impose à l’organisme. On
cherche à être actif pendant la nuit biologique et à dormir
pendant le jour biologique. Les conséquences sont bien
connues : on est moins performant de nuit, on commet plus
d’erreurs, on est moins vigilant. En même temps, on dort
moins bien de jour, le sommeil est plus léger, il est plus
fragmenté (on se réveille plus souvent) et il est moins
efficace (on se réveille moins reposé).
Les conséquences d’une mauvaise synchronisation de l’horloge biologique peuvent être dramatiques. Le nombre d’accidents de la route culmine entre deux heures et cinq heures
du matin, de même que les erreurs médicales dans les
services d’urgence à cause des gardes de longue durée (plus
de 24 heures d’affilée) et du travail au moment où l’organisme est censé dormir. De même, les catastrophes de
Tchernobyl, de l’Exxon Valdès, ou encore du Titanic, sont
toutes survenues durant la nuit, liées à des erreurs de
jugement chez des individus en situation de dette de sommeil ou chez qui l’horloge biologique n’était pas correctement adaptée au travail de nuit.
Le travail posté
Le travail de nuit ou le travail posté est très fréquemment
associé à une désynchronisation de l’horloge biologique. À
cause des changements d’horaires de travail (dans le cas
du travail posté avec postes changeants), et parce que
l’horloge ne se remet pas à l’heure suffisamment rapidement, le travailleur posté est bien souvent dans une sorte
d’état de décalage horaire chronique [23,24]. Dans de nombreux cas, l’individu va tenter de travailler pendant sa nuit
biologique et de dormir pendant sa journée biologique.
Un grand nombre de travailleurs postés se plaint de difficultés du sommeil, de troubles de la vigilance, de troubles
de la mémoire, de troubles digestifs, de troubles de
l’humeur. . .[25]. Ces symptômes sont typiques d’un état
de synchronisation incorrecte de l’horloge biologique. Même
dans le cas d’individus travaillant uniquement de nuit, les
études font apparaı̂tre que l’horloge biologique, qui devrait
se caler sur le rythme de travail nocturne, n’est bien synchronisée que dans moins de 50 % des cas. À l’origine de cela,
il faut sans doute compter les week-ends ou les jours de
repos, qui, généralement passés avec la famille à des horaires
normaux, viennent perturber l’horloge en tentant de la
remettre à l’heure de jour [23,24]. En effet, l’horloge qui
tentait de se synchroniser au travail de nuit est maintenant
confrontée à des influences contradictoires. Compte tenu des
études récentes qui rapportent un taux plus élevé de cancers
dans cette population [26], il faut donc s’intéresser de très
près au travail posté qui, rappelons le, concerne environ 20 %
de la population dans les pays industrialisés.
Heureusement, la grande majorité des travailleurs postés, vit
en parfaite synchronie avec ses horaires de travail, sans
aucune évidence de troubles médicaux.
Principes chronobiologiques et stratégies
photiques (photothérapie)
Généralités
Il est maintenant évident que la lumière est efficace pour
manipuler l’horloge biologique et traiter des troubles chronobiologiques [27]. Son efficacité dans le traitement de
plusieurs troubles est reconnue internationalement et
n’est plus remise en question. Outre son efficacité, l’avantage majeur de la photothérapie sur les médicaments est
qu’il n’existe pas ou peu d’effets secondaires ni de phénomène d’accoutumance au traitement et que son coût est très
modéré (moins cher qu’un traitement antidépresseur classique et virtuellement gratuit si l’on utilise la lumière du
jour). Malgré son efficacité incontestable et son utilisation
courante aux États-Unis et dans certains pays européens
(Suisse, Allemagne), ce mode de traitement n’est pas encore
très répandu en France.
Les pathologies pour lesquelles la photothérapie est reconnue comme un traitement efficace sont la dépression saisonnière (ainsi que d’autres dépressions) et les troubles du
rythme circadien du sommeil (nous ne décrirons que les cinq
principaux) : les troubles de type avance de phase et retard
de phase, de type libre cours, les troubles du travail posté et
du décalage horaire. De nombreuses autres utilisations de la
lumière existent en médecine, nous ne les détaillerons pas ici
mais ne ferons que les mentionner : traitement de maladies
dermatologiques telles que l’acné et le psoriasis, de la
jaunisse du nourrisson et utilisation dans certaines pathologies oculaires (dégénérescence maculaire liée à l’âge). Dans
tous les cas, l’effet de la photothérapie repose sur l’action de
la lumière (les photons). Nous ne reviendrons pas ici sur les
mécanismes biologiques de la photothérapie de la dépression ou des troubles du sommeil puisqu’ils reposent sur
l’effet de la lumière sur l’horloge biologique que nous avons
décrit en détail dans les paragraphes précédents.
Dans les cas du décalage horaire et du travail posté, les
stratégies de traitement lumineux existent et sont efficaces,
mais elles sont souvent difficiles à mettre en œuvre. Il est
toutefois intéressant de savoir que la Nasa utilise depuis
plusieurs années cette approche pour synchroniser l’horloge
biologique de ses astronautes dans certaines missions spatiales. Par exemple, avant le décollage pour des missions de
courtes durées dans lesquelles le cycle veille–sommeil sera
259
C. Gronfier
modifié (avancé ou retardé de plusieurs heures pour satisfaire les besoins de la mission), les astronautes suivent une
photothérapie pendant la période de quarantaine avant le
décollage. La Nasa envisage aussi d’utiliser cette technique
dans le cadre de missions spatiales de longue durée vers
mars. Nos récents résultats en laboratoire [19] suggèrent que
la photothérapie serait efficace et éviterait bien des symptômes – dont les troubles du sommeil – dans toutes les
situations où l’horloge biologique n’est pas correctement
synchronisée à la journée de 24 heures.
Troubles du rythme circadien du sommeil, de type
travail posté ou à horaires variables
Les troubles du sommeil du travail posté sont difficiles à
traiter, surtout pour les postes à horaires variables (3 8 par
exemple). En effet, les horaires de travail changent trop vite
pour que l’horloge biologique puisse être synchronisée, ce
qui fait que l’horloge est quasiment toujours désynchronisée. Il existe plusieurs types de travail posté, incluant le poste
de nuit, le poste du matin et les postes à horaires variables
(type 3 8). En général, les troubles du travail posté sont
caractérisés par des plaintes d’insomnie ou de somnolence
diurne pendant les heures de travail et une mauvaise qualité
du sommeil. En plus d’une altération des performances au
travail, une vigilance réduite peut aussi avoir des conséquences sur la sécurité. Les troubles du sommeil sont rapportés
chez environ 50 % des travailleurs postés, ils persistent pendant toute la durée de la période de travail posté. Chez certains
individus, la perturbation de sommeil peut persister au-delà
de la durée du travail posté. Chez les individus qui travaillent
toujours le même poste (par exemple de nuit), la synchronisation de l’horloge devrait être plus facile. Ce n’est malheureusement pas toujours le cas, puisque les activités de jour, lors
des week-ends et vacances, viennent déstabiliser l’horloge par
une exposition à la lumière au mauvais moment.
Dans le cas d’un poste régulier de nuit, les recommandations
actuelles reposent sur les deux propriétés chronobiologiques
principales de la lumière [28–30].
L’effet chronobiotique est la capacité de la lumière à retarder
l’horloge biologique lorsqu’il intervient durant la fin de la
journée biologique de l’individu, le soir chez les travailleurs
de jour et chez la plupart des travailleurs de nuit incorrectement synchronisés à leur poste de travail. Une exposition à
un niveau de lumière de forte intensité (plus de 1000 lux au
niveau de l’œil sont souhaitables) pendant la première
moitié du poste de travail de nuit aura pour effet de retarder
l’horloge biologique et donc de la synchroniser au travail de
nuit et au repos de jour, afin :
260
d’exprimer la nuit biologique durant la journée (solaire),
en phase avec la période pendant laquelle le travailleur de
nuit cherchera à dormer ;
d’exprimer la journée biologique la nuit, pendant le poste
de travail.
En combinaison avec une exposition à la lumière en début de
poste, il est recommandé de diminuer l’exposition à la
lumière après le poste de travail (en utilisant des lunettes
de soleil) et en particulier au moment du retour à la maison
qui est généralement associé à une luminosité élevée (peu
après le lever du jour). En effet, chez un individu non synchronisé au poste de nuit, la luminosité matinale aura pour
effet d’avancer l’horloge, allant à l’encontre de ce qui est
souhaité.
L’effet aigu (immédiat) de la lumière est maintenant bien
connu pour agir à différents niveaux de l’organisme. Il passe
par les connections anatomiques entre la rétine et les structures cérébrales et extracérébrales. En particulier, une exposition a un niveau de lumière de forte intensité (la plupart
des études ont été réalisées avec des niveaux de lumière
compris entre 2000 et 10000 lux) a en particulier pour
effets : d’augmenter la vigilance, les performances cognitives
et psychomotrices, d’augmenter la fréquence cardiaque et de
diminuer la sécrétion de mélatonine. L’ensemble de ces
effets de la lumière place en quelque sorte l’individu dans
un mode diurne, c’est-à-dire optimisé en termes de fonctionnement cognitif et psychomoteur (par opposition à un
mode de fonctionnement nocturne, optimisé pour le sommeil). Les études montrent que l’utilisation de niveaux de
lumière élevés pendant la nuit permet de réduire la sensation de fatigue, la propension au sommeil, les erreurs et les
accidents de travail.
L’utilisation de la lumière est donc recommandée durant le
poste de travail de nuit afin d’accélérer la synchronisation
de l’horloge biologique au travail nocturne, d’augmenter
les performances cognitives et psychomotrices pendant
le poste de travail et de permettre un meilleur sommeil
de jour. L’objectif des effets de la lumière étant de
conduire à une meilleure qualité de vie, de réduire les
troubles chronobiologiques du travail posté et ses impacts
sur la santé.
3. Hattar S, Liao HW, Takao M, et al. Melanopsin-containing
retinal ganglion cells: architecture, projections, and intrinsic
photosensitivity. Science 2002;295:1065–70.
4. Gooley JJ, Lu J, Fischer D, et al. A broad role for melanopsin in
nonvisual photoreception. J Neurosci 2003;23:7093–106.
5. Czeisler CA, Shanahan TL, Klerman EB, et al. Suppression of
bright light. N Engl J Med 1995;332:6–11.
6. Jay C. Dunlap, Jennifer J. Loros, et al. DeCoursey. In: Chronobiology: Biological timekeeping. Ed Sinauer, 2004, 382 p.
7. de Mairan JJD. Observation botanique. Histoire de l’Académie
Royale des Sciences 1729;35–6.
8. Moore RY, Eichler VB. Loss of a circadian adrenal corticosterone
rhythm following suprachiasmatic lesions in the rat. Brain Res
1972;42:201.
9. Reppert SM, Weaver DR. Coordination of circadian timing in
mammals. Nature’ 2002;418.
10. Yamazaki S, Numano R, Abe M, et al. Resetting central and
peripheral circadian oscillators in transgenic rats. Science
2000;288:682–5.
11. Miles LE, Raynal DM, Wilson MA. Blind man living in normal
society has circadian rhythms of 24, 9 hours. Science 1977;198:
421–3.
12. Léger D, Guilleminault C, Defrance R, et al. Blindness and sleep
patterns. Lancet 1996;348:830–1.
13. Czeisler CA, Duffy JF, Shanahan TL, et al. Stability, precision, and
near-24-hour period of the human circadian pacemaker.
Science 1999;284:2177–81.
14. Duffy JF, Rimmer DW, Czeisler CA. Association of intrinsic
circadian period with morningness-eveningness, usual wake
time, and circadian phase. Behav Neurosci 2001;115:895–9.
15. Aschoff J. Human circadian rhythms in activity, body temperature and other functions. Life Sci Space Res 1967;5:159–73.
16. Arendt J, Rajaratnam SM. Melatonin and its agonists: an
update. Br J Psychiatry 2008;193:267–9.
17. Zeitzer JM, Dijk DJ, Kronauer R, et al. Sensitivity of the human
circadian pacemaker to nocturnal light: melatonin phase resetting and suppression. J Physiol 2000;526:695–702.
18. Van Someren EJ, Kessler A, Mirmiran M, et al. Indirect
bright light improves circadian rest-activity rhythm disturbances in demented patients. Biol Psychiatry 1997;41:
955–63.
19. Gronfier C, Wright Jr KP, Kronauer RE, et al. Entrainment of the
human circadian pacemaker to longer-than-24-h days. Proc
Natl Acad Sci USA 2007;104:9081–6.
20. Brainard GC, Hanifin JP, Greeson JM, et al. Action spectrum for
melatonin regulation in humans: evidence for a novel circadian
photoreceptor. J Neurosci 2001;21:6405–12.
21. Khalsa SB, Jewett ME, Cajochen C, et al. A phase response curve
to single bright light pulses in human subjects. J Physiol
2003;549:945–52.
22. Balsalobre A, Damiola F, Schibler U. A serum shock induces
circadian gene expression in mammalian tissue culture cells.
Cell 1998;93:929–37.
23. Rajaratnam SM, Arendt J. Health in a 24-h society. Lancet 2001;
358: 999–1005. Review.
24. Dumont M, Benhaberou-Brun D, Paquet J. Profile of 24-h light
exposure and circadian phase of melatonin secretion in night
workers. J Biol Rhythms 2001;16:502–11.
25. Dumont M, Montplaisir J, Infante-Rivard C. Sleep Quality of
Former Night-shift Workers. Int J Occup Environ Health
1997;3(Suppl. 2):S10–4.
26. Megdal SP, Kroenke CH, Laden F, et al. Night work and breast
cancer risk: a systematic review and meta-analysis. Eur J Cancer
2005;41:2023–32.
27. Gronfier C, Léger D. C. Le rôle de la lumière et de l’absence de
lumière sur les rythmes veille-sommeil. In: Rapport sur le
sommeil, JP Giordanella, ministère chargé de la santé, déc
2006, p. 212–223.
28. Boivin DB, Tremblay GM, James FO. Working on atypical
schedules (review). Sleep Med 2007;8:578–89.
29. Bjorvatn B, Pallesen S. A practical approach to circadian rhythm
sleep disorders. Sleep Med Rev 2008.
30. Léger D, Philip P, Jarriault P, et al. Effects of a combination of
napping and bright light pulses on shift workers sleepiness at
the wheel: a pilot study. J Sleep Res 2008.
Références
1. Normes RT EN 13201-1, EN 13201-2, EN 13201-3, EN 13201-4. LUX n8
228 – mai/juin 2004.
2. Berson DM, Dunn FA, Takao M. Phototransduction by retinal
ganglion cells that set the circadian clock. Science 2002;295:
1070–3.
261
Reçu le :
23 décembre 2008
Accepté le :
24 janvier 2009
Revue générale
§
Legislation concerning shift work and night work
E. Prévot*, A. Benzekri le Louet, V. Bayon, D. Choudat, D. Leger
faculté de médecine, hôpital Hôtel-Dieu de Paris, AP–HP, université Paris-Descartes,
Aspects réglementaires du travail posté et du
travail de nuit
Aspects réglementaires du travail posté et du travail de nuit
La loi de modernisation sociale de janvier 2002, en introduisant la notion de pluridisciplinarité, a pour but de renforcer
les axes de prévention [2]. Aussi, après avoir rapidement
analysé le cadre juridique actuel dans lequel s’exerce la
médecine du travail, nous définirons les bases législatives
du travail de nuit et du travail posté, en précisant quels sont
aujourd’hui les devoirs du médecin du travail face à ces
organisations du travail, et enfin nous proposerons, dans
le cadre des exigences de la loi, une conduite à tenir pour les
médecins du travail en charge de travailleurs de nuit ou
postés.
L’évolution et l’organisation actuelle de la
surveillance médicale
Summary
Résumé
This article is focused on the French legislation concerning shift
work and night work. The authors explain the actual work organization and the medical survey in terms of obligations. Recommendations about the medical visit are proposed to help occupational
physician.
ß 2009 Published by Elsevier Masson SAS.
Cet article reprend les différents aspects législatifs et réglementaires concernant le travail de nuit et le travail posté. Il revient sur les
obligations en termes d’organisation du travail actuel et de surveillance médicale. Des recommandations sur la mise en place et le
contenu de cette surveillance sont aussi proposées pour aider le
médecin du travail.
ß 2009 Publié par Elsevier Masson SAS.
Keywords: Night work, Shift work, Legislation, Occupational
medicine, Medical monitoring, Medical ability
Introduction
Depuis la loi du 11 octobre 1946, la médecine du travail a pour
mission « d’éviter toute altération de la santé des travailleurs
du fait de leur travail » [1]. Cette action est de nature,
aujourd’hui encore, exclusivement préventive et concerne
à la fois les aspects individuels et collectifs de la santé et de la
sécurité au travail. Dans ce cadre, le médecin du travail a
comme rôle principal d’être le conseiller du chef d’entreprise,
des salariés et des services sociaux pour l’amélioration des
conditions de travail et de vie dans l’entreprise, l’adaptation
des postes et des rythmes de travail à la physiologie
humaine, la protection des salariés contre les nuisances
existantes au poste de travail, et notamment le risque
d’accident de travail, le respect des règles d’hygiène, ainsi
que la prévention et l’éducation sanitaire adaptées suivant
l’activité professionnelle. Cette action générale de prévention s’articule autour de trois axes menés généralement
conjointement :
§
Sites : www-centre-du-sommeil-hotel-dieu et www-je-dors-trop.fr.
Mots clés : Travail de nuit, Travail posté, Législation, Médecine du
travail, Surveillance médicale, Aptitude
une prévention dite primaire qui a pour but de réduire
l’existence et donc l’incidence des nuisances liées à l’activité
professionnelle ; pour cela les améliorations voulues seront
essentiellement à visée collective ;
une prévention dite secondaire qui a pour but de réduire
la prévalence de ces nuisances liées à l’activité professionnelle, car malgré les efforts de prévention primaire et
même si l’employeur a une obligation de réduire le risque
au niveau le plus bas possible, celui-ci persiste toujours
dans une entreprise ; pour cette prévention secondaire, les
moyens mis en œuvre seront à la fois techniques et
médicaux ;
une prévention dite tertiaire, dont l’objectif est d’éviter
l’aggravation d’une pathologie d’origine professionnelle et
de favoriser le maintien du salarié concerné dans le monde
du travail. Là encore, les moyens mis en œuvre seront
techniques et médicaux.
La définition ci-dessus du rôle du médecin du travail souligne
déjà que les rythmes de travail peuvent avoir une action
délétère sur la santé des salariés concernés. Aussi l’exposition au travail de nuit ou aux horaires alternants est-elle un
risque professionnel dont le législateur a depuis longtemps
pris conscience.
262
1775-8785/$ - see front matter ß 2009 Publié par Elsevier Masson SAS.
À l’origine de la loi de modernisation sociale du 17 janvier
2002, il y a, le 19 décembre 2000, un accord national sur la
santé au travail qui visait notamment à redéfinir les visites
de médecine du travail en demandant que les branches
professionnelles négocient des accords permettant de distinguer, en fonction des risques spécifiques auxquels les
salariés sont exposés, ceux devant bénéficier d’une visite
médicale annuelle. Les salariés pour lesquels il n’y avait pas
de risques spécifiques ne devant alors être vus que tous les
deux ans.
Ce même accord précisait que le médecin du travail devait
dégager du temps pour les actions sur le lieu du travail et que
les branches professionnelles devaient engager des négociations pour définir des programmes de prévention. Il prévoyait
également la création d’observatoires régionaux de santé en
collaboration avec les caisses régionales d’assurance maladie
(Cram).
Cet accord a ouvert la voie à la réforme des structures des
services médicaux du travail définie par la loi de modernisation sociale du 17 janvier 2002 (L no 2002-73, art 189 à 195).
Cette loi, importante pour l’organisation de l’activité de
médecine du travail a également une portée symbolique,
car elle a renommé les services de médecine du travail en
services de santé au travail témoignant ainsi de la volonté du
développement de la pluridisciplinarité des missions du
médecin du travail. Elle a également établi la nécessité de
prendre en charge tous les facteurs professionnels pouvant
interférer, non seulement comme auparavant avec la santé
physique, mais également, et c’est un point positif, avec la
santé mentale des salariés. Dans le cadre des expositions aux
horaires de nuit ou postés, avec les répercussions physiopathologiques qui vous ont été précédemment décrites, on voit
l’importance de cette prise en charge des conséquences du
travail sur la santé mentale des salariés.
Dans le cadre de cette loi de modernisation sociale et selon
l’article L 4622-3 et 4 du nouveau Code du travail, le médecin
du travail a un rôle exclusivement préventif et consistant à
éviter toute altération de la santé des salariés par leur travail.
Pour cela, le médecin du travail peut faire appel à des
compétences médicales, techniques ou organisationnelles
autres, et ce, dans des conditions garantissant les règles
d’indépendance de chacun et déterminées par décret en
Conseil d’État. C’est dans ce cadre que nos compétences
et nos connaissances sur les risques liés au travail de nuit ou
posté et sur les mesures de prévention à mettre en œuvre
contre ce risque peuvent être proposées aux entreprises
concernées.
Dans le prolongement de la loi de modernisation sociale
de 2002, le décret no 2004-760 du 28 juillet 2004 définit
les conditions et le rythme des visites médicales destinées
à s’assurer de l’aptitude médicale du salarié à son poste
de travail, et par là même à limiter autant que faire se
peut le risque d’accident du travail [3]. Désormais, les
articles R 4624-16 à 20 du nouveau Code du travail définissent les modalités de la visite médicale, et plus particulièrement le R 4624-17 et les R 4624-19 et 20 pour la
surveillance médicale renforcée (SMR). Ainsi, « bénéficient
d’une SMR :
les salariés affectés à certains travaux comportant des
exigences ou des risques déterminés par les dispositions
particulières intéressant certaines professions ou certains
modes de travail. Des accords collectifs de branche étendus
peuvent préciser les métiers et postes concernés, ainsi que
convenir de situations relevant d’une telle surveillance en
dehors des cas prévus par la réglementation ;
les salariés qui viennent de changer de type d’activité ou
d’entrer en France, pendant une période de 18 mois à
compter de leur nouvelle affectation ;
les travailleurs handicapés ;
les femmes enceintes ;
les mères dans les six mois qui suivent leur accouchement
et pendant la durée de leur allaitement ;
les travailleurs de moins de 18 ans. »
Pour déterminer quels sont les salariés relevant de l’alinéa
1 ci-dessus, l’arrêté du 11 juillet 1977 est toujours d’actualité
[4]. Il détermine une liste de travaux comportant des
risques particuliers. Pour que le salarié relève de la SMR,
s’il effectue un des travaux, il faut que cette activité soit
réalisée par lui de façon habituelle, c’est-à-dire avec une
durée et une répétition suffisamment longues et rapprochées, et ce, en tenant compte de la nature et de la gravité
des risques et des aptitudes physiques et mentales du
sujet.
263
E. Prevot et al.
Dans cette liste on trouve :
« travaux en équipe alternante effectués de nuit en tout
ou partie ».
Le médecin du travail est juge de la fréquence et de la
nature des visites médicales et des examens que comporte
la SMR, mais, pour certains travaux dont fait partie le
travail de nuit ou posté, des dispositions spécifiques déterminent le contenu de cette SMR et sont, pour le travail de
nuit ou posté, définies par la loi du 9 mai 2001 dont les
conditions d’application sont prévues dans le décret du 3
mai 2002 et seront donc abordées en détail un peu plus loin
[5,6].
Pour les salariés relevant d’une SMR, la visite médicale
d’embauche doit obligatoirement être réalisée avant
l’embauche et son contenu doit être adapté en fonction
du poste à pourvoir. Durant cette visite, aujourd’hui, le
médecin du travail doit rechercher si le salarié ne présente
pas une affection dangereuse pour les autres salariés et s’il
est médicalement apte au poste proposé. Il doit également
préciser quels sont les postes contre-indiqués médicalement
et quels sont les postes qui conviendraient le mieux. Enfin,
toujours sous l’angle médical, le médecin du travail peut
éventuellement proposer des adaptations de postes ou une
affectation à un autre poste (art. R 4624-10 à 14 du Code du
travail). Le médecin du travail peut donc se prévaloir de ce
cadre légal pour orienter un salarié vers un type de roulement ou d’horaire à privilégier.
Les cas particuliers de la SMR concernant les femmes enceintes ou venant d’accoucher et les travailleurs vieillissants vont
être abordés très spécifiquement avec l’analyse de la législation spécifique du travail de nuit ou posté. En revanche,
nous devons signaler la spécificité des travailleurs
temporaires : lorsqu’ils relèvent d’une SMR, celle-ci est à
la charge de l’entreprise utilisatrice (art. L 1251-22 du Code du
travail).
De même, pour la surveillance des salariés à employeurs
multiples, la réponse ministérielle no 33095 (JO du 8 sept.
1980, p. 3893) précise que la fiche d’aptitude émise par le
médecin du travail de l’employeur principal n’est valable
comme justificatif d’aptitude au poste chez les employeurs
secondaires que si les postes occupés dans ses différents
emplois par le salarié sont similaires. S’il exerce, chez chacun
de ses employeurs, une activité différente, il doit avoir une
surveillance médicale propre et adaptée au poste occupé
chez chaque employeur. Dans le cadre du travail de nuit ou
posté, il est raisonnable de faire une surveillance médicale
par employeur car les roulements ou les prises d’horaires
sont rarement similaires, même si l’activité en elle-même
semble comparable.
264
Législation du travail de nuit
Les rythmes de travail quotidiens sont juridiquement définis
et encadrés, définissant une durée maximum de travail sur
24 heures et une durée minimum de repos sur ces mêmes
24 heures, laquelle est de 11 heures consécutives pour les
salariés de plus de 18 ans (art. L 3131-1 du Code du travail) et
plus pour les mineurs.
La durée quotidienne du travail de nuit répond, elle, à une
législation spécifique qui considère comme travail de nuit
celui ayant lieu entre 21 heures et six heures (art. L 3122-29 du
Code du travail). Il est possible, par une convention ou un
accord ou autorisation de l’inspecteur du travail, de substituer à cette période (21 h–6 h) une autre période de neuf heures consécutives, incluant obligatoirement la plage
24 heures–5 heures.
Pour les activités spécifiques que sont les activités de presse,
radio, télévision, cinéma, spectacle vivant et discothèque, la
période de travail de nuit est comprise entre 24 heures et
sept heures (art. L 3122-30 du Code du travail). Là encore une
autre période de travail de nuit peut être fixée selon les
mêmes règles que celles décrites précédemment. De même,
le secteur des transports relève également d’une législation
spécifique liée à l’ordonnance no 2004-1197 et ratifiée dans la
loi no 2005-810 du 20 juillet 2005 [7] et définissant la période
de travail de nuit entre 22 heures et 5 heures, ou toute autre
période de sept heures comprenant au moins la période
24 heures–5 heures.
Dans ces cadres, sera considéré comme travailleur de nuit :
celui pour qui l’horaire de travail habituel comprend au
minimum au moins trois heures dans la période considérée
comme travail de nuit, et ce, au moins deux fois par semaine ;
ou celui qui réalise un nombre minimal d’heures de nuit
sur une période de référence, ce qui sera établi par accord ou
convention. À défaut d’accord, le nombre minimal d’heures à
accomplir est 270 heures pour une période de 12 mois
consécutifs (art. L 3122-31 et 3122-8).
Il est important de souligner que la législation actuelle (art. L
3122-32 et 33) insiste sur le caractère dérogatoire du travail de
nuit, lequel ne doit être qu’exceptionnel et justifié par des
impératifs économiques ou sociaux et doit prendre en compte
les impératifs de protection de la santé et de la sécurité des
travailleurs. Il ne peut être mis en place qu’avec un accord ou
une convention ou l’autorisation de l’inspecteur du travail. De
plus, cette même législation place le médecin du travail en
interlocuteur privilégié car la mise en place ou la modification
de l’organisation du travail de nuit nécessite la consultation
au préalable de ce dernier afin qu’il puisse conseiller le
chef d’entreprise sur les modalités d’organisation les mieux
adaptées aux salariés en fonction du type d’activité (art. L 312238 et R 3122-20 du Code du travail).
Jusqu’en 2001, le travail de nuit des jeunes travailleurs et des
femmes était, de principe, interdit avec quelques dérogations.
Cette interdiction du travail de nuit pour les mineurs est
toujours d’actualité (art. L 3163-1, 2 et 3), avec pour ceux de
moins de 16 ans une extension de la période considérée
comme travail de nuit de 20 heures à six heures. Il y a des
possibilités de dérogations pour les activités de commerce,
du spectacle, de la publicité, de la mode et en cas d’urgence.
L’interdiction du travail de nuit des femmes n’était pas
conforme à la directive européenne du principe d’égalité
hommes–femmes (directive 76/207/CEE du 9 février 1976).
Aussi, la loi no 2001-397 du 9 mai 2001 relative à l’égalité
professionnelle entre les femmes et les hommes lève l’interdiction du travail de nuit des femmes et encadre désormais le
travail de nuit pour l’ensemble des salariés, proposant ainsi
au travailleur de nuit une protection légale qui n’existait pas
auparavant.
Ces textes ont été complétés par le décret no 2002-792 du 3
mai 2002 et explicités par les circulaires DRT no 2002-09 du 5
mai 2002 relative au travail de nuit et DRT no 2002-15 du 22
août 2002 relative à la durée du travail des jeunes de moins
de 18 ans.
À la différence du travail de jour, pour lequel la durée
maximum du travail ne peut excéder dix heures, la durée
du travail de nuit, elle, ne peut excéder, sauf dérogation,
huit heures, et la durée moyenne maximale hebdomadaire
ne peut quant à elle excéder 40 heures sur 12 semaines
consécutive, sauf dérogation exceptionnelle (art. L 3122-35
du Code du travail). Cette dérogation, qui ne peut être
obtenue que par accord ou convention, peut porter cette
limite à 44 heures hebdomadaires et un décret non publié à
ce jour, à ma connaissance, peut fixer la liste des secteurs
pour lesquels la durée hebdomadaire maximum du travail de
nuit serait entre 40 et 44 heures. En contrepartie des dérogations à la durée maximale quotidienne du travail, les
salariés ont droit, dans les plus brefs délais, à des périodes
de repos d’une durée au moins équivalente au nombre
d’heures effectuées. Si ce repos n’est pas possible pour
des raisons objectives, dans des cas exceptionnels, l’accord
collectif doit prévoir une contrepartie équivalente (art. R. 2134). La circulaire DRT no 2002-09 du 5 mai 2002 cite, à titre
d’exemples, des temps de pause réguliers, qualifiés de temps
de travail effectif, un aménagement du poste de travail ou de
locaux de repos.
Aujourd’hui, (art. L 3122-39 et 40 du Code du travail), les
travailleurs de nuit bénéficient de contreparties au titre des
périodes de nuit travaillées, et ce, sous forme de repos
compensateur et éventuellement de majoration salariale
pour tout ou partie du travail de nuit, selon les termes de
l’accord qui aura été signé, comme le veut la loi. De plus,
l’organisation du travail de nuit doit désormais comprendre
des mesures destinées à améliorer les conditions de ce
travail, à faciliter l’articulation des activités nocturnes des
salariés avec leurs responsabilités familiales et sociales,
notamment en ce qui concerne les moyens de transport,
et permettre l’accès à la formation professionnelle. De
même, il faut organiser les temps de pause qui devront être
au moins égale à 20 minutes pour toute période de travail de
plus de six heures, en sachant que les dispositions conventionnelles définissant le travail de nuit dans l’entreprise
pourront prévoir des temps de pause plus longs et l’indemnisation de ce temps.
Il est intéressant de noter que l’article L 3122-41 précise que,
pour les activités de presse, radio, télévision, cinéma, spectacle vivant et discothèques, lorsque la durée du travail de
nuit est inférieure à la durée légale, les contreparties suscitées ne sont pas obligatoirement données sous forme de
repos compensateur. En fonction du type d’horaires choisi,
l’application de cet article peut avoir des répercussions
physiopathologiques que nous avons déjà rencontrées,
notamment chez les journalistes faisant les matinales à la
radio.
L’article L 3122-37 précise que lorsque le travail de nuit est
incompatible avec des obligations familiales impérieuses,
notamment avec la garde d’un enfant ou la prise en charge
d’une personne dépendante, le salarié peut refuser un poste
de nuit sans que ce refus soit une faute ou un motif de
licenciement. De même, (art. L 3122-44), ce salarié avec les
obligations familiales suscitées peut demander à être affecté
sur un poste de jour. De même, lorsque des raisons de santé du
salarié l’exigent, ces travailleurs bénéficient du droit d’être
transférés sur un poste de jour, ce de façon définitive ou
temporaire (art. L 3122-45). L’employeur ne peut prononcer la
rupture du contrat de travail au titre de l’inaptitude au poste
de nuit que s’il a fait la preuve par écrit de son impossibilité de
proposer un poste dans les conditions fixées par le médecin du
travail, ou en cas de refus par le salarié du poste proposé.
D’une façon plus générale (art. L 3122-43), les travailleurs de
nuit qui souhaitent occuper ou reprendre un poste de jour
dans le même établissement ou dans la même entreprise
sont prioritaires pour l’attribution d’un emploi dans leurs
compétences. Il en est de même pour les travailleurs de jour
qui souhaitent passer de nuit.
Le décret du 3 mai 2002, précédemment cité, comporte une
section concernant la surveillance médicale des travailleurs
265
E. Prevot et al.
de nuit, section intégrée dans le Code du travail avec les
articles R 3122-18 à 22 qui précisent que la SMR doit « permettre au médecin du travail d’apprécier les conséquences
éventuelles du travail de nuit sur la santé et la sécurité des
salariés concernés, notamment du fait des modifications des
rythmes chronobiologiques, et d’en appréhender les répercussions potentielles sur leur vie sociale ». Cette SMR doit
être réalisée en respectant au moins les conditions
suivantes :
l’affectation à un poste de nuit ne peut se faire que si le
salarié a été vu au préalable par le médecin du travail et si la
fiche d’aptitude atteste que son état de santé est compatible
avec une telle affectation. Cette fiche doit indiquer la date de
l’étude du poste de travail et celle de la dernière mise à jour
de la fiche d’entreprise, lorsque celle-ci est exigible. Cette
fiche d’aptitude doit être renouvelée tous les six mois, ce qui
implique donc une surveillance médicale de santé au travail
semestrielle ;
l’employeur doit informer le médecin du travail de toute
absence pour maladie des travailleurs de nuit ;
le médecin du travail prescrit, s’il le juge utile, des
examens spécialisés complémentaires, lesquels sont à la
charge de l’employeur, et, comme pour tout salarié, selon le
décret no 2004-760 du 28 juillet 2004, le travailleur de nuit
peut bénéficier d’un examen médical, quand il le souhaite. En
cas de besoin, un arrêté conjoint des ministres chargés du
travail et de l’agriculture, arrêté à ma connaissance non
encore paru, est susceptible de fixer des recommandations
précisant les modalités des examens à pratiquer en vue
d’assurer la SMR des travailleurs de nuit ;
le médecin du travail doit analyser les conséquences du
travail nocturne avec la réalisation d’études des conditions
de travail et de poste et en analysant pour chaque travailleur
le contenu du poste et ses contraintes. Il établit pour chacun
une fiche d’exposition conservée dans le dossier médical.
Avec tout cela, le médecin du travail a les éléments pour
conseiller l’employeur sur les meilleures modalités d’organisation du travail de nuit en fonction du type d’activité, et
sur les précautions éventuelles à prendre.
Le médecin du travail doit informer les travailleurs de nuit, en
particulier les femmes enceintes et les travailleurs vieillissants, des incidences potentielles du travail de nuit pour la
santé. Cette information doit tenir compte de la spécificité
des horaires fixes ou alternés.
Le cas particulier de la femme enceinte exposée à certains
agents, procédés ou conditions de travail incompatibles avec
leur état de grossesse est traité dans la circulaire DSS/4C/
DRT/CT3 no 99-72 du 8 février 1999 : Bomes no 99/9, Rect.
Bomes n899/31. L’employeur est conduit à les dispenser de
266
travail s’il n’a pu aménager leur poste ou les muter sur un
poste compatible avec leur état. Elles doivent alors bénéficier
d’indemnités journalières des caisses d’assurance maladie.
Mais sur la problématique du travail de nuit, la loi précise à
l’article L 1225-9 du Code du travail que la salariée enceinte ou
ayant accouché et qui travaille de nuit est affectée sur sa
demande à un poste de jour pour toute la durée de sa
grossesse et pendant son congé postnatal. Elle doit être
également affectée à un poste de jour pendant la durée
de sa grossesse lorsque le médecin du travail constate par
écrit que le poste de nuit est incompatible avec son état.
Cette période peut être prolongée pendant le congé postnatal et après son retour de ce congé pendant une période
n’excédant pas un mois. L’affectation dans un autre établissement est subordonnée à l’accord de la salariée et le
changement d’affectation n’entraı̂ne aucune diminution de
rémunération.
Pour les travailleurs vieillissant, le Code de la Sécurité sociale
(articles L 351-7 et R 351-21) précise que l’assuré social qui ne
peut continuer à travailler sans altérer gravement sa santé et
qui présente une incapacité de travail médicalement constatée et définitive d’au moins 50 % compte tenu de ses
aptitudes physiques et mentales, peut être déclaré inapte au
travail. Selon l’article L 351-8 du même code, il bénéficie alors
d’une pension vieillesse à taux plein même s’il ne justifie pas
de la durée requise d’assurance ou de période équivalente.
Pour obtenir ces prestations, il faut, selon l’article R 351-22 du
même code, que le médecin traitant établisse un rapport
médical et le médecin du travail une fiche dont les modèles
sont fixés par l’arrêté du 17 mai 1972 ; le rôle particulier du
médecin du travail à l’égard des salariés vieillissants est
précisé dans l’instruction TE no /74 du 1er juillet 1974. Par
ailleurs, le législateur a envisagé une cessation anticipée
d’activité pour les salariés occupés à des emplois pénibles.
Elle est appelée « préretraite Cessation anticipée de travail
des salariés (CATs) ». Ce régime concerne les salariés de plus
de 55 ans mais de moins de 60 ans et ayant des difficultés
d’adaptation à l’évolution de leur emploi liées à des conditions spécifiques d’exercice de leur activité. Dans ce cadre, le
salarié ayant pendant au moins 15 ans effectué au moins 200
nuits par an peut bénéficier d’une mesure de préretraite s’il y
a eu au préalable un accord national de branche et un accord
d’entreprise sur ce sujet (art. R 5123-22 à 28 du Code du
travail). Le salarié ainsi mis en cessation d’activité voit son
contrat de travail suspendu et non rompu, et il demeure un
salarié de l’entreprise. L’État peut, sous certaines conditions
et s’il y a eu convention dans ce sens, prendre en charge
partiellement les allocations de cessation d’activité.
Mais actuellement l’État est plutôt dans un processus de
désengagement de cette prise en charge afin de limiter les
départs en préretraite. Cette nouvelle orientation risque
d’être préjudiciable aux salariés exposés durant l’ensemble
de leur vie à des travaux pénibles, et il convient donc de
développer les études sur la pénibilité des postes et leurs
conséquences physiopathologiques pour maintenir cette
possibilité de préretraite pour les travaux pénibles, dont
les fondements sont rappelés dans la loi no 2003-775 du 21
août 2003 sur la réforme des retraites.
Le médecin du travail doit également, dans son rapport
annuel, traiter du travail de nuit tel qu’il a été pratiqué dans
l’entreprise au cours de l’année considérée.
L’ensemble des dispositions réglementaires relatives au travail de nuit est détaillé dans la circulaire DRT no 2002-09 du 5
mai 2002 : BO min. trav. no 2002-11 du 20 juin 2002.
Législation du travail posté
On entend par travail posté tout mode d’organisation du
travail en équipe selon lequel un même travailleur occupe
successivement différentes périodes de travail sur 24 heures,
cela sur une période donnée de jours ou de semaines. Il existe
trois grandes catégories de travail posté :
le travail posté discontinu où les équipes se succèdent à un
même poste mais le travail est interrompu en fin de journée
et en fin de semaine, au moins le dimanche ;
le travail semi-continu où les équipes se succèdent à un
même poste de travail sur l’ensemble des 24 heures, mais le
travail est interrompu en fin de semaine, au moins le
dimanche ;
le travail posté continu où les équipes se succèdent à un
même poste de travail 24 heures sur 24 et sept jours sur sept. Il
n’y a aucune interruption de l’activité, ni en fin de journée ni en
fin de semaine. Il peut y avoir, mais ce n’est pas obligatoire,
une interruption du travail lors des prises de congés payés. Du
fait de l’absence d’interruption en fin de semaine, ce travail
posté continu nécessite des équipes supplémentaires afin
d’assurer la continuité de l’activité lors des temps de repos
hebdomadaires obligatoires des autres équipes.
Dans le cadre du travail posté, les équipes peuvent être fixes,
les salariés sont toujours affectés à la même période de
travail, mais elles sont le plus souvent tournantes, les salariés
occupant successivement les différentes périodes de travail.
L’accord national interprofessionnel du 17 mars 1975 sur
l’amélioration des conditions de travail incite dans son article
12 les branches professionnelles à négocier sur les rythmes
des rotations en cas de travail en continu.
L’organisation du travail posté génère de nombreuses
contraintes et retentit à la fois sur les plans professionnel,
social, familial et bien sûr médical. Aussi, une réglementation
spécifique était nécessaire pour encadrer cette organisation,
protéger le salarié et lui accorder des avantages spécifiques.
Ainsi, dans le cadre de la législation européenne, le travail
posté est défini par la directive 2003/88/CE qui fixe les
prescriptions minimales générales de sécurité et de santé
en matière d’aménagement du temps de travail. La loi
française, avec le texte no 2001-397 du 9 mai 2001 encadrant
le travail de nuit, tient compte des orientations de la directive européenne, de même que le décret d’application
no 2002-792 du 3 mai 2002, et donc tout salarié ayant une
activité dont les horaires correspondent à un système de
travail posté avec une période de nuit est qualifié de travailleur posté et relève de cette législation.
L’article L 4111-6 du Code du travail pose le principe d’une
limitation progressive des modes de travail par équipes
successives, des cadences et des rythmes de travail pouvant
altérer la santé et la sécurité des salariés. La possibilité de
légiférer dans ce sens par décrets en Conseil d’État est prévue
par la loi, mais non utilisée à ma connaissance à ce jour. En
revanche, dans le cadre interprofessionnel des accords du 17
mars 1975 sur l’amélioration des conditions de travail et du 21
mars 1989 sur l’aménagement du temps de travail, le législateur et les partenaires sociaux ont posé diverses règles. Par
ailleurs, des accords professionnels et des accords de branches visent à protéger les travailleurs postés et à limiter le
recours aux formes les plus contraignantes de cette organisation du travail. De même, l’accord national interprofessionnel du 17 mars 1997 sur l’amélioration des conditions de
travail incite les branches professionnelles à donner des
avantages financiers et des compensations diverses aux
salariés postés. Les entreprises peuvent également, à leur
niveau, définir soit par accord, soit de façon unilatérale, des
actions visant à améliorer la situation des travailleurs postés
en leur accordant des avantages supplémentaires. Ainsi, les
conventions signées dans les entreprises prévoient donc
souvent des majorations salariales plus ou moins importantes pour les travailleurs postés, ainsi qu’une prime de repas
du fait des frais supplémentaires liés au travail en horaires
décalés. Il conviendra cependant de veiller à ce que ces
avantages ne soient pas un empêchement pour un retour,
pour des raisons de santé, notamment sur un poste de jour à
horaire régulier.
La mise en place ou la modification de l’organisation du
travail posté ne peut se faire, selon l’article L 2323-27, qu’avec
information et consultation du comité d’entreprise, et ce,
quelle que soit la nature du travail posté (discontinu, semicontinu, continu). Pour le travail posté continu ou semicontinu, puisqu’une de ses périodes de travail appartient
267
E. Prevot et al.
au travail de nuit, sa mise en place relève des articles L 312229 à 31, L 3122-39 et R 3122-16 du Code du travail, et nécessite
donc un accord collectif ou une autorisation de l’inspection
du travail pour sa mise en place.
La nécessité du travail en continu permet de déroger à
l’interdiction du travail le dimanche, et cela est prévu à
l’article L 3122-3 qui permet une organisation du travail sur
plusieurs semaines ; mais celle-ci n’est possible, en vertu de
l’article L 3122-2, qu’avec un accord collectif ou l’autorisation
de l’inspecteur du travail.
L’accord national interprofessionnel du 21 mars 1989 sur
l’aménagement du temps de travail précise dans son article
10 que ce mode d’organisation n’est possible que pour des
activités dont c’est la seule forme d’organisation du travail
susceptible d’être pérenne, avec de meilleures conditions de
travail à la fois pour les salariés et pour l’entreprise.
L’organisation des horaires de travail posté correspond le
plus souvent à un cycle de plusieurs semaines se répétant à
l’identique d’un cycle à l’autre (L 3122-2 à 5 et L 3132-14), avec
prise du repos hebdomadaire par roulement. Cette organisation est possible sous réserve d’une convention, d’un accord
ou de l’autorisation de l’inspecteur du travail. Il est également possible, toujours sous réserve d’une convention, d’un
accord ou de l’autorisation de l’inspecteur du travail, d’organiser ce type de travail posté avec l’institution d’équipes ne
travaillant qu’en fin de semaine (art. L 3132-16 à 18). Ces
équipes sont appelées équipes de suppléance. Ces équipes
ont comme seule fonction de remplacer une autre équipe
pendant son repos hebdomadaire. Pour les salariés de ces
équipes de suppléance, leur jour de repos hebdomadaire est
un autre jour que le dimanche. Ces équipes doivent également disposer de conditions particulières pour leur accès à la
formation, et des modalités pour leur permettre d’exercer un
emploi autre que de suppléance doivent également être
prévues. La durée de leur temps de travail peut, selon l’article
L 3132-11, atteindre 12 heures si la période de recours à ces
équipes ne dépasse pas 48 heures consécutives ; en revanche, si cette période de recours est de plus de 48 heures, la
journée de travail des équipe de suppléance ne peut pas
excéder 10 heures.
L’article L 3132-19 indique que la rémunération des salariés de
l’équipe de suppléance est majorée d’au moins 50 % par
rapport à celle due pour une durée équivalente faite sur
l’horaire normale de l’entreprise. Cette majoration salariale
ne s’applique pas lorsque les salariés de l’équipe de suppléance remplacent en semaine des salariés en congé.
Il est important de souligner que si, en l’absence d’accord,
l’inspecteur du travail autorise l’organisation du travail en
continu (et donc le recours aux équipe de suppléance), il ne
268
peut le faire que si cette organisation permet une meilleure
utilisation des équipements de production et le maintien ou
l’accroissement du nombre d’emplois existants (art. R 3132-9
à 10).
Même si, selon la directive européenne du 4 novembre 2003,
cette organisation par équipes de suppléance ne rentre pas
dans la définition du travail posté, il faut noter qu’elle
permet, en étant combinée avec du travail semi-continu
en semaine, de faire fonctionner de façon permanente les
activités concernées de l’entreprise. De plus, elles permettent de limiter certaines conséquences négatives du travail
continu classique en permettant la prise de repos hebdomadaire à jours fixes. Mais les équipes de suppléance ne seront
considérées, selon la législation actuelle, en SMR, que si elles
travaillent de nuit, car alors elles rentrent dans le cadre
législatif du travail de nuit ; or il est impératif d’être vigilant
sur la santé au travail de ces salariés qui vivent, au moins sur
le plan social, en décalés du reste de la société. À ce titre,
nous conseillons un suivi médical au moins annuel.
Aujourd’hui, la durée légale du travail posté est comme pour
les autres travailleurs de 35 heures. Elle l’était en fait depuis
1982 : ordonnance no 82-41 du 16 janvier 1982 qui depuis 1998
n’a plus de portée. Toutefois, dans certaines entreprises, la
mise en place des 35 heures a entraı̂né une diminution
supplémentaire du temps de travail chez les travailleurs
postés. D’ailleurs, la réponse ministérielle (ministère du
travail) no 5146 : JO 21 déc. 1998, p. 6974 incitait les entreprises à réduire les horaires des travailleurs postés à l’occasion de la mise ne place des 35 heures ; cela en proposant la
multiplication des équipes sur la base de quatre équipes
travaillant sur des périodes de six heures, ce qui permet par
ailleurs à l’entreprise de travailler six jours d’affilée. Cette
réponse ministérielle précisait également que des jours de
congés pouvaient être donnés par roulement. Par ailleurs, au
titre de l’article L 3122-39, les travailleurs postés ayant des
périodes de nuit bénéficient du repos compensateur prévu
par la loi réglementant le travail de nuit, ce qui réduit
mécaniquement leurs horaires. Les salariés des équipes de
suppléance de fin de semaine ont, du fait de leur nombre de
jour de travail (samedi–dimanche ou vendredi–samedi–
dimanche ou samedi–dimanche–lundi), un temps de travail
inférieur aux autres salariés de l’entreprise.
Comme les autres salariés, les travailleurs postés bénéficient
d’un repos hebdomadaire d’un minimum de 35 heures consécutives (art. L 3132-2) et ils ne peuvent travailler plus de six
jours consécutifs. Si l’article 12 de l’accord national interprofessionnel du 17 mars 1975, sur l’amélioration des conditions
de travail, a aménagé celles des travailleurs postés de façon à
ce qu’ils bénéficient le plus souvent possible d’un repos
hebdomadaire le dimanche, le médecin du travail, garant du
meilleur respect de la physiologie du travailleur posté, doit
orienter la prise et la durée du repos hebdomadaire de façon
à ce qu’il permette la meilleure récupération possible.
Lorsque la durée du travail est organisée par cycle, les heures
supplémentaires sont décomptées dans le cadre du cycle et
non par rapport à la semaine. Il y a heures supplémentaires si
l’horaire moyen hebdomadaire du cycle est supérieur à
l’horaire légal hebdomadaire de 35 heures.
Comme pour les autres salariés, et sauf dérogation, la durée
maximale de travail sur une semaine pour les travailleurs
postés est de 48 heures et la durée maximale de travail sur
une période de 12 semaines consécutives est, sauf dérogation, de 44 heures. Pour les travailleurs postés travaillant de
nuit, cette durée ne peut dépasser 40 heures, mais une
convention ou un accord peut porter cette limite à 44 heures
si les caractéristiques de l’activité concernée le justifient (art.
L 3121-35 à 36). Un décret, non paru aujourd’hui à ma
connaissance, peut également lister les secteurs pour lesquels cette durée sera comprise entre 40 et 44 heures.
L’article R 3122-1 précise qu’il est interdit d’affecter un
salarié à deux équipes successives, sauf à titre exceptionnel et pour des raisons impérieuses de fonctionnement.
Lorsque l’affectation à une deuxième équipe a prolongé la
durée de travail de plus de deux heures, les motifs sont
communiqués dans les 48 heures par l’employeur à l’inspection du travail.
Comme les autres salariés, le travailleur posté doit selon
l’article L 3131-1 bénéficier d’une période de repos journalière
d’un minimum de 11 heures consécutives entre deux postes
de travail. Mais, sous réserve exclusive d’un accord collectif
de branche étendu ou d’entreprise ou d’établissement, cette
durée de repos minimal entre deux postes peut être réduite à
neuf heures pour des activités nécessitant une continuité de
service ou de production dans les établissements pratiquant
le mode de travail par équipes successives, chaque fois que le
salarié change d’équipe et ne peut de ce fait bénéficier entre
la fin d’une équipe et le début de la suivante d’une période de
repos de 11 heures. Ces salariés, dont le temps de repos a été
ainsi réduit de trois heures, doivent bénéficier d’une période
de repos de durée équivalente ou d’une autre contrepartie
(art. D 220-1, D 220-3 et D 220-7). Cette possibilité législative
est totalement contraire à la physiologie humaine, car elle
réduit de façon sévère les possibilités de temps de sommeil
et de récupération chez les salariés concernés ; or, pour 80 %
de la population, huit heures de sommeil par 24 heures sont
nécessaires pour le maintien d’une bonne vigilance, et ces
huit heures ne sont pas atteignables avec seulement neuf heures de repos entre deux postes. Il est donc important que
le médecin du travail à qui l’on présente une telle organisation de travail s’y oppose fermement.
Afin de permettre le bon contrôle et suivi du travail posté
dans l’entreprise, la composition nominative des équipes, y
compris les salariés mis à disposition par une autre entreprise, doit être affichée à l’entrée du lieu de travail ou
consignée dans un registre tenu à jour et accessible à l’inspecteur du travail et aux délégués du personnel. L’horaire, s’il
est collectif, doit être affiché à l’entrée avec le nombre de
semaines du cycle et les répartitions de la durée de travail sur
chaque semaine du cycle. Lorsque les salariés ont des horaires individualisés, un document individuel récapitulant
l’horaire et le planning du salarié doit être tenu par
l’employeur (art. D 3171-1 à 8).
L’organisation du suivi de la santé au travail des travailleurs
postés est différente selon qu’ils ont ou non des périodes de
travail de nuit. En effet, ne relèvent juridiquement d’une SMR
que les travailleurs postés qualifiés de travailleurs de nuit.
Auparavant, ils relevaient seulement de l’arrêté du 11 juillet
1977 et de l’instruction technique RT no 2 du 8 août 1977.
Aujourd’hui, Ils relèvent du décret suscité du 3 mai 2002,
allant au-delà de l’arrêté du 11 juillet 1977, et qui prévoit que,
du fait de l’inversion des rythmes travail–repos auxquels
sont soumis ces salariés, il faut vérifier leur bonne adaptation
à ce rythme non physiologique. Ainsi, les travailleurs postés
en semi-continu ou en continu doivent être vus par le
médecin du travail avant leur affectation pour que ce dernier
puisse vérifier si le salarié n’a pas de contre-indication à ce
rythme de travail. Ensuite, durant la première année d’affectation à un travail posté continu ou semi-continu, le médecin
du travail doit voir trois fois le salarié : la première fois deux
mois après son affectation, la deuxième fois six mois après
son affectation, et la troisième fois un an après son affectation. Au-delà de la première année, le travailleur posté devra
être vu tous les six mois, comme les travailleurs de nuit, avec
donc une visite médicale semestrielle obligatoire permettant, d’une part, de rechercher :
les facteurs d’adaptation au poste de travail ;
les troubles du sommeil ;
les accidents du travail et de la circulation en relation avec
un trouble de la vigilance.
Et, d’autre part, de rappeler les règles de prévention et les
conseils hygiénodiététiques. Le médecin du travail doit analyser « les conséquences du travail nocturne, notamment de
l’alternance des postes et de la périodicité de cette dernière,
lorsque les équipes fonctionnant en alternance comportent
un poste de nuit » (art. R 3122-20).
Il est intéressant de noter que sur le plan réglementaire
l’instruction technique RT no 2 du 8 août 1977 précisant la
269
E. Prevot et al.
conduite à tenir du médecin du travail face au travailleur
posté reste dans son ensemble tout à fait acceptable et
donne des précisions sur ce qu’il convient de faire en termes
de santé au travail :
avant une affectation ;
lorsque les salariés sont en poste ;
pour surveiller ceux qui ont dû quitter un tel poste.
Si le médecin du travail constate une désadaptation du
salarié à ce rythme de travail, il devra, après étude de poste,
proposer des aménagements si cette désadaptation est liée
au travail. Si elle est liée à une pathologie intercurrente ou au
vieillissement ou à des modifications de l’équilibre familial
ou personnel du salarié, le médecin du travail a plus intérêt à
solliciter une mutation, car alors les facultés résiduelles
d’adaptation du salarié dans ces situations sont souvent
faibles.
Le dossier médical du travailleur posté, comme celui du
travailleur de nuit, doit comprendre une fiche d’exposition
sur laquelle seront consignés les éléments particuliers du
travail posté ou du travail de nuit. Après une mutation pour
raisons médicales, ces salariés doivent rester en surveillance
médicale étroite afin de vérifier qu’ils retrouvent un rythme
physiologique.
L’article 12 de l’accord national interprofessionnel du 17 mars
1975 sur l’amélioration des conditions de travail précise que
les salariés occupant un poste en continu pendant 20 ans
consécutifs ou non sont prioritaires pour une affectation à un
poste vacant dans l’entreprise s’ils ont les compétences pour
ce poste.
Il n’existe pas juridiquement de surveillance postprofessionnelle pour les travailleurs de nuit ou les travailleurs postés,
ce qui est potentiellement dommageable car notre expérience nous montre que, à la retraite, certains travailleurs de
nuit ou postés ont du mal à retrouver un rythme physiologique.
Comme nous l’avons déjà souligné pour les travailleurs de
nuit, le législateur a envisagé une cessation anticipée d’activité pour les salariés occupés à des emplois pénibles et
appelée préretraite CATs. Les travailleurs postés en relèvent
selon les modalités indiquées précédemment.
Conclusion et recommandations au médecin du
travail pour la surveillance des travailleurs de nuit
ou postés
Malgré la volonté du législateur de réduire l’accès au travail
de nuit ou au travail posté, les contraintes économiques et de
sécurité actuelles entraı̂nent plutôt un essor de ces rythmes
décalés, avec pour la France entre quatre et cinq millions de
270
salariés concernés. Les risques accidentels et sur la santé ont
été largement rapportés et étudiés et cela a permis la
promulgation du décret no 2002-792 du 3 mai 2002 qui
instaure la SMR obligatoire ; mais il n’existe encore, pour
les médecins du travail, ni de consensus, ni de recommandation sur le contenu précis de cette surveillance.
Notre expérience dans ce domaine nous conduit donc à
proposer ici quelques outils facilement utilisables par le
médecin du travail dans son activité clinique et paraclinique.
L’examen clinique devrait être complet et particulièrement
orienté sur :
le risque cardiovasculaire, avec prise systématique de la
tension artérielle et de la fréquence cardiaque, recherche de
signes fonctionnels de cardiopathie ischémique, en particulier chez les hommes de plus de 50 ans présentant des
facteurs de risques cardiovasculaires. Il serait souhaitable de
réaliser régulièrement, par exemple tous les ans, un
électrocardiogramme à la recherche de troubles du rythme
ou de la conduction cardiaque et de signes de cardiopathie
ischémique. De plus, la réalisation d’un bilan biologique
régulier (par exemple tous les deux ans) comprenant une
glycémie à jeun, un bilan lipidique complet et une uricémie
permettrait de dépister et de surveiller les facteurs de risques
cardiovasculaires ;
le risque digestif avec la recherche de signes fonctionnels
de reflux gastro-œsophagien, d’ulcère gastroduodénal, de
troubles du transit ;
le risque de surpoids et d’obésité, avec mesure du poids à
chaque visite, calcul de l’IMC et recherche de l’apparition
d’un surpoids (IMC > 25 kg/m2) ou d’une obésité
(IMC > 30 kg/m2), et observation de l’évolution pondérale.
L’interrogatoire devrait s’orienter sur les habitudes alimentaires, les horaires et la nature des repas et collations pris sur
le poste de travail, et sur l’activité physique et sportive ;
le risque anxiodépressif : l’interrogatoire devrait
rechercher la prise de traitement antidépresseurs ;
le risque de troubles du sommeil et de la vigilance :
l’interrogatoire devrait rechercher la prise de traitements
somnifères et leur fréquence.
Pour les femmes exposées au travail posté ou au travail de
nuit, le médecin du travail devrait s’assurer de la surveillance
régulière sur le plan gynécologique et de la réalisation de
frottis cervicovaginaux et de mammographies.
La surveillance de l’évolution d’indicateurs de santé permettrait de dépister l’apparition des troubles au plus tôt. Des
questionnaires standardisés semblent bien adaptés et pourraient être rassemblés sous forme d’un livret à remplir par le
salarié en dix minutes environ. Ce livret pourrait être rempli
en salle d’attente et comprendre :
une échelle d’Epworth qui permet de dépister et
quantifier la somnolence. Si son score est supérieur à un
seuil maximal fixé à 10, il correspond à la définition d’une
somnolence avérée, et le seuil de 15 correspond à une
somnolence sévère ;
un questionnaire sur les troubles du sommeil, par
exemple le questionnaire de Spiegel qui évalue la nuit
précédente et qui est simple et rapide à remplir. Les plaintes
de mauvais sommeil et de manque de sommeil sont de bons
indicateurs de désadaptation ;
un agenda du sommeil pourrait être rempli pour évaluer
le sommeil en période de travail et en période de repos. Cela
permettrait d’apprécier également comment le sujet perçoit
son sommeil et de comparer les périodes de travail et les
périodes de repos.
À chaque visite, les indicateurs de santé, relevés pendant
l’examen clinique et à l’aide des questionnaires, pourraient
être traités par un système informatique afin de visualiser
rapidement les tendances et de les confronter à des seuils
d’alertes.
En termes de conseils sur l’aménagement des postes et sur la
formation–information des salariés, le médecin du travail
doit adapter ceux-ci en fonction du poste de travail, de
l’entreprise et de l’individu. Il ne faut pas oublier que la
participation du salarié à l’organisation de son travail est
importante. Ces conseils devront porter sur l’environnement
de travail : la luminosité, le bruit, la température, la place des
repas et leur composition, la place des pauses et leur durée,
le rythme des rotations et leur sens. À ce titre, on recommande un sens horaire de rotation. De plus, le médecin du
travail devra également veiller à la prévention du risque
accidentel avec la sensibilisation au risque lié à un trouble de
la vigilance, notamment en ce qui concerne le risque routier.
Les moyens de prévention de la somnolence au volant
doivent être connus des travailleurs postés ou de nuit,
comme savoir, quand c’est possible, privilégier les transports
en commun, écouter la radio dans la voiture, éviter les trajets
monotones, prendre un café et si possible faire une sieste
avant de prendre la route pour un long trajet, aménager des
temps de pause sur la route (par exemple dix minutes toutes
les deux heures), et surtout s’arrêter dès que l’on sent une
baisse de vigilance.
L’ensemble de ces informations peuvent être synthétisées
sous forme d’une plaquette remise lors des visites médicales,
et/ou affichées sur les lieux de travail.
Cette surveillance médicale devrait aussi s’inscrire dans le
cadre plus large d’une surveillance épidémiologique, avec un
réseau de surveillance incluant les médecins du travail, les
centres de pathologie professionnelle, les médecins généralistes, des chronobiologistes et des épidémiologistes. Cela
permettrait de développer un système de recueil d’informations dans le but d’améliorer la connaissance du risque et de
favoriser sa reconnaissance comme pathologie professionnelle dans le cadre d’un nouveau tableau. De même, une
conférence de consensus professionnel permettrait sans
doute de mieux faire connaı̂tre ces messages et la nécessité
d’une meilleure prise en charge des travailleurs postés ou de
nuit.
Références
1. Loi no 46-2195 du 11 octobre 1946 relative à l’organisation de la
médecine du travail.
2. Loi no 2002-73 du 17 janvier 2002 de modernisation sociale.
3. Décret no 2004-760 du 28 juillet 2004 relatif à la réforme de la
médecine du travail et modifiant le Code du travail (deuxième
partie : décrets en Conseil d’État).
4. Arrêté du 11 juillet 1977 sur les travaux nécessitant une surveillance médicale spéciale.
5. Loi no 2001-397 du 9 mai 2001 relative à l’égalité professionnelle
entre les femmes et les hommes.
6. Décret no 2002-792 du 3/05/2002 pris pour l’application des
articles L. 213-2, L. 213-3, L. 213-4, L. 213-5 du Code du travail.
J.O. no 105 du 05 mai 2002, p. 8653.
7. Loi no 2005-810 du 20 juillet 2005 ratifiant l’ordonnance no 20041197 du 12 novembre 2004 portant transposition de directives
communautaires et modifiant le Code du travail en matière
d’aménagement du temps de travail dans le secteur des transports.
271
Reçu le :
23 décembre 2008
Accepté le :
24 janvier 2009
Revue générale
Night-shift workers training and information. Training
experience in an airfreight company
C. Didier-Marsac
faculté de médecine, université Paris-Descartes, hôpital Hôtel-Dieu de Paris, AP–HP,
Formation-information des travailleurs de
nuit. Expérience de formation du personnel
de nuit d’une entreprise de fret
Summary
Résumé
As part of the support given to night-shift workers, the occupational physician of an airfreight company with more than
1500 employees worked on an interdisciplinary approach in
collaboration with the sleep clinic at the Hôtel-Dieu of Paris.
The population in question was young, male and worked only
evening or night-shifts from 17:00 to 05:00. With the help and
support of Human Resources and Management, the project was
brought to fruition: 4-hour training sessions were organised for all
employees. Each session was led by the team of the sleep clinic of
the Hôtel-Dieu with two doctors and a sophrologist. Each session
comprised two parts: the first one on sleep theory, alertness,
vigilance, nutrition, light and physical exercise including relaxation; the second focussing on the biological clock, circadian
rhythms and the effects of working night-shifts on sleep and
health. During the training, sleep questionnaires were distributed
and completed. In one year, 971 people took part out of a total of
980 people registered. The results show that employees suffered
from a level of drowsiness superior to the general population, with
a sleep debt of 1 to 2 h a night during working days. This debt is
partly recovered during days off. Quality of life should be evaluated, however, to investigate the impact on social and family life.
This innovative approach to tackling the occupational risks of
working night-shifts by raising awareness resulted in a high-level
of involvement of everyone in the company, with a real understanding of the risks involved. In addition, several measures were
subsequently taken to improve organisation as well as break and
working conditions. Even if to date indicators of industrial accidents or accidents on the way to and from work have not shown
significant improvement, it is a start. All employees will have been
trained by end-2008. The training sessions were a success and
Dans le cadre d’un accompagnement des salariés aux contraintes du
travail de nuit, le médecin du travail d’une entreprise de fret aérien de
plus de 1500 personnes a travaillé en collaboration avec le centre du
sommeil de l’Hôtel-Dieu de Paris, dans une démarche de pluridisciplinarité. Il s’agit d’une population jeune, masculine, travaillant
exclusivement de soirée ou de nuit, à partir de 17 heures jusqu’à
cinq heures du matin. Avec l’aide et le soutien des ressources
humaines et de la direction, le projet a pu aboutir : une formation
de quatre heures a été mise en place pour l’ensemble des salariés.
Cette formation était dispensée par l’équipe du centre du sommeil de
l’Hôtel-Dieu avec deux médecins et un sophrologue. Chaque session
comprenait deux parties : une partie théorique sur le sommeil, l’éveil,
la vigilance, la nutrition, la lumière et l’exercice physique avec une
séance de relaxation ; et une deuxième partie axée sur l’horloge
biologique, les rythmes circadiens et les effets du travail de nuit sur le
sommeil et la santé. Au cours de la formation, des questionnaires du
sommeil ont été distribués et complétés. En un an, 971 personnes ont
participé sur 980 personnes inscrites. Les résultats montrent une
somnolence des salariés plus importante que pour la population
générale, avec une dette de sommeil de un à deux heures par nuit
lors des jours de travail. Cette dette est en partie récupérée pendant
les jours de repos. Il faudra cependant évaluer la qualité de vie, à la
recherche d’un impact sur la vie sociale et familiale. La démarche
innovante d’aborder le risque professionnel du travail de nuit par la
sensibilisation a permis une implication forte de l’ensemble des
acteurs de l’entreprise, avec une réelle prise de conscience du risque.
D’ailleurs, il a été mis en parallèle des mesures d’amélioration des
conditions de travail, de pause et d’organisation. Même si à ce jour les
indicateurs d’accidents du travail ou de trajet ne montrent pas
d’amélioration significative, on voit apparaı̂tre une amorce.
URL : http://www-centre-du-sommeil-hotel-dieu,
http://www-je-dors-trop.fr.
272
Formation-information des travailleurs de nuit. Expérience de formation
were well evaluated. By popular request, the experience will be
repeated and enhanced.
Keywords: Night shift, Interdisciplinary, Medical surveillance,
Information, Training
Introduction
Le travail de nuit ou posté concerne 14,3 % de la population
active en France [1,2] et plusieurs études ont déjà démontré
les effets sur la santé du travail en horaires décalés ou en
travail de nuit [3–5].
La législation actuelle prévoit une surveillance biannuelle de
ces salariés en médecine du travail [6]. Cependant, une
sensibilisation et une meilleure information sur les risques
professionnels du travail de nuit font partie intégrante de la
mission du médecin du travail [7,8]. C’est pourquoi, afin de
renforcer l’action de prévention dans le cadre de cette surveillance médicale des travailleurs de nuit, une formation
pour les salariés a été mise en place au sein d’une entreprise
de fret aérien. Cette entreprise emploie 1500 personnes et
présente la spécificité de développer une activité qui a lieu
principalement le soir à partir de 17 heures et la nuit. Ainsi, la
quasitotalité du personnel est soumise à la surveillance
« travail de nuit », avec une visite médicale d’aptitude tous
les six mois.
Cette formation, instaurée sous l’impulsion du médecin du
travail de l’entreprise, avait pour objectif d’informer et de
sensibiliser l’ensemble du personnel au risque professionnel
du travail de nuit.
Dans une démarche de pluridisciplinarité, le service de
santé au travail de l’entreprise a fait appel aux compétences du Centre du sommeil de l’Hôtel-Dieu, afin d’assurer la mise en œuvre d’une complémentarité des
compétences médicales, techniques et organisationnelles
nécessaires à la prévention de ce risque professionnel et à
l’amélioration des conditions de travail. Le contenu et
l’instauration de cette formation ont été possibles dans
un premier temps grâce à cette collaboration. Elle avait
pour objectifs principaux de conseiller l’entreprise dans la
gestion des troubles du sommeil et de la vigilance face au
travail de nuit, pour tenter de réduire les accidents du
travail et de la circulation, et de donner de grandes lignes
de conduites pour organiser les équipes de travail afin
qu’elles s’alignent au mieux sur les règles physiologiques
et qu’elles optimisent le temps des coupures, obligatoirement lié à l’arrêt de l’activité.
L’ensemble des salariés aura été formé en 2008. Cette formation a été
un succès et a très bien été évaluée. À la demande de tous, il est
envisagé de la poursuivre en la faisant évoluer.
Mots clés : Travail de nuit, Pluridisciplinarité, Surveillance médicale,
Information, Formation
La formation dispensée aux salariés devait également permettre d’enseigner les règles simples d’hygiène du sommeil.
Cette action a permis d’établir une formation dont l’objectif
pour le salarié était de mieux connaı̂tre ses rythmes de
sommeil et de vigilance dans un but de prévention des
accidents, d’amélioration de la qualité de vie au travail et
extraprofessionnelle.
Méthodologie
Mise en place de la formation
Le service des ressources humaines et la direction de l’entreprise ont immédiatement été parties prenantes dans ce projet,
et ont donné leur accord pour le mettre en œuvre et financer
ces formations dans le cadre du budget « formation ».
Des échanges se sont établis entre le service de santé au
travail de la société et le centre du sommeil pour élaborer le
contenu de la formation. Cette relation a constitué un point
fondamental pour permettre d’intégrer les spécificités de
l’entreprise (type d’activité, horaires, coupures, pauses, trajets) et d’individualiser cette formation à l’entreprise en
prenant en compte les contraintes de la société et la particularité des salariés.
Rapidement, le projet a été présenté en comité de direction
et en CHSCT. Il a reçu un accueil très favorable.
Une première session de formation a été dispensée aux
membres de la direction, du management et du CHSCT
qui présentaient un vif intérêt pour le sujet.
Une large diffusion interne a ensuite été faite par différents
modes de communication (mails au management, réunions
de management) pour informer les salariés de l’existence et
de la mise en place de ces formations. Celles-ci étaient
ouvertes à tous et l’inscription des salariés s’effectuait par
l’intermédiaire des managers.
Déroulement et contenu de la formation
Pour être en adéquation avec le planning des salariés, les
formations se déroulaient le soir à partir de 18 heures ou
20 heures pour une durée de quatre heures.
273
C. Didier-Marsac
La formation était dispensée pour un groupe de 15 à 20 salariés par séance, sur la base du volontariat.
Trois intervenants du centre du sommeil et de la vigilance
dispensaient la formation (deux médecins et un sophrologue).
Chaque session comprenait deux parties. La première partie,
théorique, évoquait le sommeil et l’éveil, ainsi que les
moyens d’améliorer sa vigilance en situation opérationnelle
ou au volant. Les sujets abordés étaient la nutrition, la
lumière, l’exercice physique. Une séance de relaxation « énergie-éveil », assurée par le sophrologue, clôturait ces deux
premières heures.
La deuxième partie était axée sur l’horloge biologique, les
rythmes circadiens, et les effets du travail de nuit sur le
sommeil et la santé. De nouveau, une séance de relaxation
pratique « trouver le sommeil » venait compléter la présentation théorique.
Questionnaires
Au cours de ces cessions de quatre heures, plusieurs questionnaires sous la forme d’un livret étaient distribués à
chaque participant et complétés durant la formation :
questionnaire de Spiegel : il permet d’explorer la qualité
de sommeil à l’aide de huit questions et interroge le patient
sur ses deux dernières périodes de sommeil. Le score final va
de zéro à 30. Plus ce score est élevé, plus la qualité du
sommeil est bonne. Un score inférieur à 18 est un indicateur
de troubles du sommeil, et s’il est inférieur à 15, il s’agit d’un
score d’alerte sévère (Annexe 1) ;
échelle de somnolence d’Epworth : elle permet d’évaluer
le niveau de somnolence en période d’éveil par l’intermédiaire de huit situations de la vie courante. Un score
inférieur à 10 est considéré comme normal [9] (Annexe 2) ;
échelle de somnolence de Stanford : elle codifie l’état de
vigilance selon différentes périodes horaires de la journée.
Un score inférieur à 16 indique une vigilance normale [10]
(Annexe 3) ;
questionnaire « Prévention des accidents liés à un trouble
de la vigilance » : il s’agit d’un questionnaire non validé
élaboré en collaboration avec le centre du sommeil qui
recherche notamment l’existence d’une somnolence au
volant ou la survenue d’accidents de la route et de « presque
accidents » [11] (Annexe 4) ;
agenda du sommeil : il permet d’évaluer les habitudes de
sommeil et de calculer notamment la durée totale de
sommeil ;
questionnaire d’évaluation de la formation : il s’agit d’un
questionnaire standard de l’entreprise pour l’évaluation de
chacune de ses formations.
274
Il comporte trois thèmes : l’adéquation du stage, le programme et l’animation.
Analyse des données
Lors de la formation, les participants remplissaient de façon
anonyme ces différents questionnaires (agenda de sommeil,
échelle d’Epworth, questionnaire de Spiegel, échelle de Stanford, questionnaire « prévention des accidents », une fiche
d’évaluation de la formation). Des données sur l’âge, le sexe,
le type de poste de travail étaient aussi recueillies à l’issue de
la formation. L’ensemble de ces données ont été ensuite
analysées à l’aide du logiciel Excel.
Les résultats sont présentés sous la forme de moyennes ou
pourcentages écart-type.
Par ailleurs, les interventions respectaient les règles de
déontologie de la profession médicale, en particulier la
confidentialité des sujets abordés par les personnes formées.
Résultats
Population
La population étudiée se composait de 91 % d’hommes et 9 %
de femmes.
La moyenne d’âge des salariés était de 33,7 2 ans, avec des
extrêmes allant de 19 à 61 ans.
La répartition par type de poste de travail était la suivante :
employés (manutentionnaires, agents de piste) : 86 % ;
cadres opérationnels (team leader et manager) : 7 % ;
administration : 7 %.
Évaluation de la formation
Parmi les 980 inscrits à la formation, 940 personnes ont
répondu à l’enquête.
Le taux de réponse à ce questionnaire de satisfaction était de
96 %.
À la question « Comment avez-vous apprécié cette séance
formation », 98,4 % ont répondu : satisfaisant ou très
satisfaisant.
Questionnaires sommeil
Parmi les 980 personnes qui ont participé aux formations,
971 personnes ont répondu aux questionnaires sur le sommeil. Selon les questionnaires, le taux de réponse varie de 67
à 96 %.
Au questionnaire de Spiegel, les résultats montrent que pour
la dernière nuit (N1) : 11,9 % de la population avaient un score
Figure 1. a : Répartition des scores au Spiegel (N1) ; b : Répartition des scores au Spiegel (N2).
inférieur à 15 ; 14,1 % avaient un score entre 15 et 18 et 74 %
avaient un sommeil de qualité.
Pour la nuit précédente (N2), 13,1 % de la population avaient
un score inférieur à 15 ; 14,9 % avaient un score entre 15 et 18,
et 72 % avaient un sommeil de qualité (fig. 1).
À l’échelle de somnolence d’Epworth, 67,8 % de la population
avait un score inférieur à 11, signe d’une vigilance normale et
32,2 % avaient un score supérieur à 11, avec la répartition
suivante (fig. 2) :
score entre 11 et 15 : 25,6 % (somnolence légère) ;
score entre 16 et 21 : 5,5 % (somnolence modérée) ;
score supérieur à 21 : 1,1 % (somnolence excessive).
Pour l’échelle de somnolence de Stanford, 77,3 % de la
population ont un score inférieur à 16 (fig. 3).
L’analyse des agendas du sommeil, et notamment du temps
de sommeil lors des jours de travail, de repos, et la différence
entre les jours de travail et ceux de repos, retrouve un temps
de sommeil moyen de 7 h 13 les jours de travail et de 8 h 15 les
jours de repos. La différence des durées de sommeil entre les
jours de travail et ceux de repos montre que 62 % de la
population a une dette de sommeil lors des jours travaillés.
Seize pour cent des salariés dorment moins de six heures en
période de travail et 45 % dorment plus de huit heures en
période de repos.
275
C. Didier-Marsac
Discussion
Figure 2. Répartition des scores à l’Epworth.
Ainsi, 8 % des salariés présentent une différence de sommeil
de trois heures entre jours de repos et jours travaillés.
De façon empirique, il a été décidé qu’un score supérieur à 18
au questionnaire « Prévention des accidents » indiquait un
risque accidentel important (fig. 4).
Ce seuil était dépassé pour 1 % des salariés interrogés.
La plupart des salariés (59 %) ont entre 15 et 30 minutes de
temps de trajet et 54 % d’entre eux doivent parcourir entre 10
et 30 km de leur lieu de domicile à l’entreprise.
L’ensemble des résultats a fait l’objet d’une communication
affichée lors du Congrès français de la médecine du sommeil
en 2007 [11,12].
Figure 3. Répartition des scores au Stanford.
276
Globalement, on estime que la somnolence concerne environ
10 % de la population générale. Nos résultats montrent que
la somnolence touche 32,2 % de la population étudiée dans
cette entreprise de travailleurs de nuit.
Par ailleurs, on considère que les travailleurs de nuit dorment
un à deux heures de moins que les travailleurs de jour, ce qui
se vérifie, avec une tendance nette à récupérer la dette de
sommeil pendant les jours de repos.
Bien qu’il s’agisse d’une population jeune masculine avec
pour la majorité peu d’ancienneté dans un poste de travail de
nuit, que le travail de nuit soit quasi-exclusif dans l’entreprise (il n’y a pas ou peu d’alternance des rythmes, ce qui est
moins mal toléré en général sur le plan physiologique) [13],
on observe cependant une augmentation de la somnolence
par rapport à la population générale.
De plus, il est démontré que le travail exclusivement de nuit
entraı̂ne une désorganisation sociale et familiale importante
car constante. Cet aspect n’a pas été étudié. Il faudrait
envisager de corréler un questionnaire sur la qualité de
vie pour évaluer le retentissement du décalage social et le
sentiment de marginalisation qu’éprouvent les travailleurs
de nuit par rapport à leurs proches [14].
Dans les suites de ces formations, on a pu remarquer au sein
de l’entreprise une réduction de l’absentéisme au travail,
mais plusieurs actions avaient été menées en parallèle par la
direction.
Figure 4. Prévention des accidents.
À ce jour, nous n’avons pas pu constater de réduction
significative des accidents du travail, qui ont souvent une
composante complexe et multifactorielle dans l’entreprise,
ni une réduction significative des accidents de trajet, même
si l’on observe depuis quelques mois une réduction des
accidents du travail. Cela devra être suivi et analysé dans
les prochains mois.
Il n’y a pas de résultat significatif d’amélioration des
indicateurs « qualité » depuis la mise en place de la
formation.
Néanmoins, la recherche d’amélioration par une réduction
des accidents du travail ne peut être attendue qu’à moyen ou
long terme. La formation est un élément nécessaire et
déclenchant mais qui s’inscrit dans une démarche multifactorielle de réduction des accidents du travail en lien avec
l’organisation du travail dans son ensemble. Au même titre
que d’autres formations, cela nécessite un temps d’adaptation et d’appropriation des conseils d’amélioration d’hygiène
de vie. On ne peut pas prétendre à un changement radical et
rapide des modes de vie des salariés. En revanche, cela
impulse d’une part une prise de conscience du risque du
travail de nuit pour l’ensemble des acteurs de l’entreprise, et
d’autre part une dynamique pour le changement des habitudes.
En effet, l’ensemble des salariés, personnel de direction
compris, ont suivi ou vont suivre cette formation. La problématique du travail de nuit et des horaires est devenue
prioritaire et fondamentale. L’ensemble du management
s’efforce de prendre davantage en compte cette contrainte
dans son organisation de travail et son éventuelle modification.
Cette formation a été très appréciée par l’ensemble des
salariés et des représentants du personnel.
Elle a permis de fédérer les partenaires dans un contexte
social parfois délicat, sur un sujet qui concerne l’ensemble du
personnel quelle que soit sa fonction.
De plus, cette formation a été instaurée dans une démarche
globale d’amélioration des conditions de travail sur le risque
« nuit », avec la création d’une salle de repos, l’édition d’un
livret d’information « hygiène de vie et travail de nuit »,
l’amélioration des éclairages dans les locaux de travail et une
réorganisation par le management des plannings, destinée à
réduire les temps de coupure [15].
La formation et son contenu sont repris de façon individuelle
avec les salariés ainsi que les résultats des questionnaires
lors des visites médicales. À l’occasion de la visite médicale à
six mois, le livret d’information : « hygiène de vie et travail de
nuit » est remis au salarié par le médecin du travail. Ce livret
a été élaboré par le centre du sommeil de l’Hôtel-Dieu et les
médecins du travail.
Conclusion
L’ensemble des salariés aura été formé à la fin 2008. Néanmoins, devant la demande des salariés de renouveler cette
expérience, il nous a paru utile de la faire évoluer pour ceux
qui avaient déjà reçu cette première formation.
Ainsi, il est prévu de continuer à dispenser une formation
d’une durée probable de deux heures, sous forme d’un rappel
ou d’un recyclage. Cette démarche aurait pour objectif de
compléter certains sujets et d’aborder une réflexion sur les
effets de la formation initiale. Comment les salariés ont-ils
pu utiliser les informations dispensées et mettre en place les
conseils donnés ? Y-a-t-il eu des freins aux changements et
lesquels ? Quelles améliorations ont-ils pu observer ?
Cette démarche innovante a été très fructueuse pour
l’ensemble des acteurs de l’entreprise et incite à la promouvoir, la renouveler et la poursuivre. Cependant, nous devons
finaliser ses résultats sur l’ensemble des salariés de l’entreprise formés jusqu’en novembre 2008 (estimation à 1300 personnes).
Par ailleurs, il nous est apparu complémentaire d’évaluer la
qualité de vie des travailleurs de nuit pour rechercher une
éventuelle altération compte tenu des horaires de travail,
d’étudier la possibilité de mettre en place des séances de
sophrologie régulières au sein de l’entreprise à la demande
des salariés, d’utiliser la luminothérapie et de contrôler les
effets de ces interventions à l’aide des questionnaires déjà
cités [16].
277
C. Didier-Marsac
Annexe 1. Questionnaire de sommeil de Spiegel
Annexe 1 (Suite)
Annexe 2. Échelle de somnolence d’Epworth
278
279
C. Didier-Marsac
Annexe 3. Échelle de somnolence de Stanford
Annexe 4. Questionnaire de prévention des accidents liés à un trouble de la vigilance
Références
1. Biscourp P. Les rythmes de travail entre 1995 et 2001 : faible
progression de l’irrégularité. Insee Première. Décembre 2004 ;
no 994.
2. Dares. Première synthèse d’information. Travail de nuit
et du soir depuis 10 ans, une progression plus rapide
pour les femmes que pour les hommes. Octobre 2005 ;
no 4.2.
3. Akerstedt T. Shift work and disturbed sleep/wakefulness. Occupational Medicine 2003;53:89–94.
cause-specific mortality of swedish shift and dayworkers in the
pulp and paper industry in 1995–2001. Scand J Work Environ
Health 2005;31:30–5.
5. Léger D, Domont A. Le travail posté. In: Catalina P, RoureMariotti MC, editors. Médecine et risque au travail. Guide du
médecin du travail en milieu de travail. Paris: Masson; 2002. p.
693.
280
6. Décret no 2002-792 du 3 mai 2002 pris pour l’application des
articles L.213-2, L.213-3, L.213-4, L.213-5 du Code du travail. J.O.
no 105 du 5 mai 2002, page 8653.
7. Art R. 3122-21 du Code du travail.
8. Art R. 3122-22 du Code du travail.
9. Johns MW. Sensitivity and specificity of the multiple sleep
latency test (MSLT), the maintenance of wakefulness test and
the Epworth sleepiness scale: failure of the MSLT as a gold
standard. J Sleep Res 2000;9:5–11.
10. Hoddes E, Zarcone V, Smythe H, Phillips R, Dement WC. Quantification of sleepiness: a new approach. Psychophysiology
1973;10:431–6.
11. Gauriau C, Didier-Marsac C, Bayon V, Duforez F, Elbaz M,
Cabrera JP, et al. Évaluation d’une formation « travail de nuit
sommeil et vigilance » et mise au point d’un questionnaire
« Prévention des accidents » auprès de 980 travailleurs de nuit
et postés d’une entreprise de fret. Nantes: Communication
affichée ; congrès SFRMS; 2007.
12. Bayon V, Didier-Marsac C, Gauriau C, Prévost E, Lubin S, Corman
B, et al. Enquête sur les troubles du sommeil et de la vigilance
281
C. Didier-Marsac
de 980 employés d’une entreprise de fret. Nantes: Communication affichée ; congrès SFRMS; 2007.
13. Léger D, Guilleminault C. Sommeil, vigilance et travail. Paris:
Masson; 1997 [176p].
14. Adam C, Courthiat H, Vespignani W, Emser B, Hannarth. Effets
des horaires de travail posté et de nuit sur la qualité du
sommeil, la vigilance et la qualité de vie. Étude interrégionale
franco-allemande. Arch Mal Prof Env 2007;482–93.
15. Didier-Marsac C. Livret d’information. « Hygiène de vie et
travail de nuit ». Centre du sommeil de l’Hôtel-Dieu; 2007.
16. Boivin D, Tremblay GM, James FO. Working on atypical schedules. Sleep Medicine 2007;8:578–89.
Reçu le :
23 décembre 2008
Accepté le :
24 janvier 2009
Occupational medicine
surveillance
O. Gorand*, B. Soty
Revue générale
Place des infirmières du travail dans la
surveillance des travailleurs de nuit
service nurses and night workers
Service médical, automobiles Renault Flins, 78410 Aubergenville, France
Summary
Résumé
This article describes and analyzes an original organization of
medical surveillance of night workers in an important French
industrial group. The specific follow-up of night workers and
particularly the second medical visit is performed by nurses of
the occupational medical service under the supervision of the
occupational physician. This visit aims to detect sleep disorders
and cardiovascular diseases. Follow-up indicators show a good
adhesion of all the actors of this survey in this firm.
Cet article décrit et analyse une organisation originale de surveillance médicale des travailleurs de nuit au sein d’une grande
entreprise du secteur industriel. Le suivi spécifique des travailleurs
de nuit de l’usine et notamment la « seconde visite » sont effectués
par les infirmières du service de santé au travail sous la responsabilité du médecin du travail. Cette visite s’articule autour du
dépistage des troubles du sommeil et sur la recherche d’anomalies
cardiovasculaires. La mise en place d’indicateurs de suivi retrouve
une bonne adhésion de l’ensemble des acteurs à cette nouvelle
procédure de surveillance dans l’entreprise.
Keywords: Night workers surveillance, Pluridisciplinarity, Occupational nurses
Mots clés : Surveillance travailleurs de nuit, Pluridisciplinarité,
Infirmières du travail
Introduction
Une usine automobile vit au gré de l’affectation de nouveaux
véhicules : lorsqu’elle débute un nouveau projet, elle voit
augmenter de façon importante le nombre de ses salariés et
des intérimaires. Habituellement, une usine fonctionne en
2 8, c’est-à-dire avec en alternance une équipe du matin et
une équipe de l’après-midi. Lors du démarrage d’un nouveau
véhicule, il arrive souvent que l’on doive mettre en place une
équipe de nuit.
En 2005, l’usine Renault Flins doit lancer à la fin du premier
semestre un nouveau véhicule : la X85, sous le nom usuel de
CLIO 3. En raison des perspectives de vente, il est décidé de
« monter une équipe de nuit ». Cette équipe de nuit sera
composée de plus de 1300 personnes. Pour cela, il sera
nécessaire de mettre à contribution des entreprises de travail
temporaire (ETT), pour trouver plus de 2000 salariés intérimaires.
Compte tenu de l’afflux d’intérimaires embauchés à l’établissement Renault Flins pour la mise en route d’une nouvelle ligne de production, de l’affectation des intérimaires
dans un secteur donné avec des risques spécifiques, il est
décidé de réaliser une convention par dispositions expérimentales entre la direction régionale du travail (représentée
par son directeur), le MIRTMO des Yvelines, cinq ETT, un
service interentreprises (Yvelines santé travail) et la direction
de Renault Flins (via son service de santé au travail autonome).
Le but de cette convention est de promouvoir une réelle
politique de santé au travail en vue d’améliorer la prévention
des risques professionnels liés aux missions des ETT dans
l’automobile et de traduire, à travers une pratique innovante
de partenariat santé en accord avec le plan « santé au
travail », les dispositions relatives à la surveillance des
salariés de nuit : une « Prestation santé au travail » (PST),
282
283
O. Gorand, B. Soty
validée scientifiquement, pluridisciplinaire, de qualité et
adaptée aux risques.
Le suivi médical actuel des salariés n’étant pas satisfaisant, le
plan santé travail 2005 nous incite à mettre en place des
« pratiques innovantes » pour améliorer l’évaluation des
risques des intérimaires et mettre en œuvre des mesures
de prévention adaptées en matière de santé et sécurité au
travail. Cette convention sur la surveillance des salariés de
nuit construit dans cette dynamique.
Le décret du 3 mai 2002 redéfinit le travail de nuit et la
surveillance médicale des travailleurs de nuit et les classe en
surveillance médicale renforcée (SMR).
L’article R. 213-6 précise que « la fiche d’aptitude est renouvelée tous les six mois après l’examen du travailleur par le
médecin du travail ».
Le même décret prévoit (en R. 213-7) que le médecin du travail
« analyse les éventuelles répercussions sur la santé des
travailleurs. . . Il procède à l’étude des conditions de travail
et de poste de travail. . . ».
Méthodologie
Une enquête faite auprès des médecins du travail de la
Société de médecine du travail de l’Ouest parisien par le
Pr D. Léger, responsable du Centre du sommeil de l’HôtelDieu de Paris, montre que, d’après les 66 réponses de
médecins du travail :
46 % réalisent deux visites comme prévu dans les textes ;
54 % font varier le rythme ;
47 % donnent des informations sur les risques liés au
travail de nuit.
La convention en levant la systématisation de la seconde
visite prévoit la mise en place d’un plan de prévention
pluridisciplinaire avec recueil de données et formation–information (troubles du sommeil, troubles alimentaire. . .), effectué par l’équipe de santé au travail, validé par le médecin du
travail et acté par un retour en termes de conclusion vers le
salarié.
Le nombre de salariés informés est formalisé avec un objectif
quantifiable et une évaluation de l’action annuelle.
C’est un projet d’actions préventives auprès des salariés de
nuit de l’établissement, avec des « pratiques innovantes » en
accord avec le plan santé au travail 2005.
Elle concerne l’ensemble des salariés travaillant de nuit au
sein de l’établissement de Renault Flins, c’est-à-dire salariés
Renault et intérimaires.
Cette PST est réalisée par une infirmière sur les horaires de nuit
des salariés, puis elle est validée par le médecin du travail.
284
Place des infirmières du travail dans la surveillance des travailleurs de nuit
L’aptitude médicale est délivrée tous les six mois par le
médecin du travail en alternant une visite périodique par
le médecin du travail et la PST réalisée par l’infirmière.
Dans le cadre de la PST, le travailleur de nuit est informé lors
de cette visite de PST de la possibilité de revenir au droit
commun et de passer ainsi la seconde visite périodique
d’aptitude au travail de nuit avec le médecin du travail en
conformité avec les dispositions de l’article R. 213-6 du Code
du travail.
La Prestation santé travail
Le dossier PST contient deux volets : un volet médical et un
volet actions de terrain.
Le volet médical
Il comporte deux axes.
Un axe centré sur les pathologies du sommeil
Information et dépistage des troubles du sommeil par un
questionnaire (questionnaire destiné à la surveillance médicale des travailleurs de nuit) qui est :
élaboré par un spécialiste des troubles du sommeil
(D. Léger) ;
suivi et commenté par le service de santé au travail
autonome de l’établissement Renault Flins entre deux visites
périodiques ;
transmis au médecin du travail du secteur.
Lors de l’interprétation du questionnaire par le médecin de
secteur du service de santé au travail autonome de l’établissement de Renault Flins, ou un médecin Yvelines Santé
Travail référent intérim Renault, si le médecin dépiste un
trouble du sommeil :
il programme une visite avec le salarié ;
il adresse le salarié, si besoin, à son médecin traitant.
Il est aussi possible d’avoir recours à une consultation spécialisée du sommeil (hôpital Hôtel-Dieu, Paris).
Le questionnaire est rempli par les salariés au cours de la
visite ; il comprend :
le questionnaire de Spiegel qui est utile pour juger de la
qualité du sommeil lors des deux périodes de repos qui
précèdent la visite. Il permet de calculer des scores : si le score
est inférieur à 18 : le patient souffre de troubles du sommeil. Si
le score est inférieur à 15, il s’agit d’un score d’alerte sévère ;
l’échelle de somnolence d’Epworth, qui permet de juger
de la somnolence au cours du dernier mois. Un score
supérieur à 11 signe une somnolence pathologique. Un score
supérieur à 15 est un score d’alerte sévère ;
un questionnaire complémentaire optionnel à remplir par
les salariés à la demande du service de santé de Flins (si
troubles du sommeil) : le questionnaire de sommeil HôtelDieu ;
l’agenda de sommeil rempli sur une durée de neuf jours.
à la commission médicotechnique/ Comité d’entreprise
(CE) médical.
Cette analyse permettra de donner une alerte et des éléments de veille sanitaire pour la préservation de la santé des
travailleurs de nuit, avec un suivi médical mieux adapté.
Un axe centré sur les risques cardiovasculaires
Information et dépistage des troubles de la nutrition
comportent :
l’information sur les règles hygiénodiététiques par mise à
disposition de plaquettes adaptées au rythme du travail de
nuit ;
l’état des lieux de la population de nuit sur les critères
suivants, sur protocole bilan biologique complet (Annexe 1) :
le poids/taille sur balance à impédancemétrie, permettant le calcul de l’indice de masse corporelle (IMC),
le périmètre abdominal,
les prélèvements capillaires sur Reflotron et bilan
biologique sanguin pour dépistage cholestérol, triglycérides,
gamma-glutamyltransférase (gGT) et glycémie suivant un
protocole infirmier (si IMC > 25 kg/m2).
Les actions de terrain
Les actions de terrain sont les suivantes :
les actions de prévention sur les risques professionnels en
pluridisciplinarité (service médical, service conditions de
travail, fabrication), notamment lors des arrêts de chaı̂nes ;
les études :
des conditions de travail (passages aux infirmeries
[maladie, accidents du travail], absentéisme, établissement
d’un comparatif entre le travail en 2 8 et le travail de nuit),
médicales (indicateurs relevés à partir de la partie
médicale de la PST) ;
la mise en place de la « cellule de veille sanitaire »
permettant entre autres de suivre précocement l’apparition
de troubles musculosquelettiques (TMS) et d’améliorer les
conditions de travail. Ce travail est réalisé en pluridisciplinarité entre l’ergonome, le médecin du travail et des
binômes ergonomie (techniciens de production, agents
conditions de travail, infirmières).
Cette cellule de veille fonctionne à partir de fiches TMS
rédigées lors des passages aux infirmeries pour
« douleurs » ; secondairement, une étude des postes concernés est réalisée, avec d’éventuelles modifications de poste si
besoin.
Le médecin du travail s’engage à restituer les résultats :
à la commission de coordination des Comité d’hygiène de
sécurité et des conditions de travail (CHSCT) ;
Les résultats
Entre novembre 2005 et décembre 2006, 1192 PST ont été
réalisées par l’infirmière (819 pour les salariés Renault et 373
pour les intérimaires).
En 2007, 608 PST ont été réalisées par l’infirmière (415 pour
les salariés Renault et 197 pour les intérimaires).
Concernant les questionnaires pathologiques, on retrouve
comme résultats :
31 (2006) et huit (2007) PST salariés Renault avec
Spiegel < 18 ;
six (2006) et neuf (2007) PST intérimaires avec
Spiegel < 18 ;
neuf (2006) et zéro (2007) PST salariés Renault avec
Epworth > 11 ;
deux (2006) et zéro (2007) PST salariés Renault avec
Epworth > 11 ;
trois (2006) et deux (2007) PST salariés Renault avec
Epworth > 11 et Spiegel < 18 ;
un (2006) et un (2007) PST salariés Renault avec
Epworth > 11 et Spiegel < 18.
Tous ces salariés ont été revus par le médecin du travail. Le plus
souvent on retrouvait des pathologies intercurrentes (rhume,
rage de dents, fièvre, pathologies connues. . .), des problèmes
de sommeil connus, une hygiène de vie perturbée (enfants,
bruit, problèmes familiaux, anniversaires, sorties. . .).
En 2006, quatre salariés Renault et deux intérimaires ont été
déclarés inaptes au travail de nuit et ont été reclassés de
jour ; six salariés Renault et deux intérimaires (après fin de
mission) ont réintégré l’équipe de jour.
En 2007, un salarié Renault a été reclassé de jour (problème
de restrictions et déclaré inapte à son poste avec ainsi qu’un
problème familial) et deux intérimaires déclarés inaptes de
nuit pour la prochaine mission (dont un rapidement).
On a pu remarquer que les personnes déclarées inaptes ou
qui arrêtent en fin de mission sont à leur première expérience de nuit ; elles disent « ne pas être faites pour cela ». La
« sélection » se fait donc naturellement, ces personnes ne
voulaient pas continuer à travailler de nuit, même si on leur
proposait une prise en charge avec consultation de pathologie du sommeil. Pour elles, « la nuit c’était fini », elles
savaient qu’elles allaient être reclassées de jour.
285
O. Gorand, B. Soty
Au niveau de la durée du sommeil, on retrouve une moyenne
de sept heures pour les salariés Renault et de sept heures
30 minutes pour les salariés intérimaires.
Les suivis d’indicateurs de passage à l’infirmerie, d’accident
du travail et d’absentéisme n’ont pas montré de différences
flagrantes par rapport aux équipes de 2 8 : nous avons
même de meilleurs résultats.
Les années 2006 et 2007 sont, pour l’usine, les meilleures
années en termes de résultats sur l’absentéisme et les
accidents du travail.
Les résultats des données de l’IMC permettent un suivi et une
comparaison avec les données des autres salariés en 2 8,
afin de réfléchir sur un plan d’action pour lutter contre
l’obésité et modifier les habitudes alimentaires.
Conclusion
La mise en place de cette convention a nécessité beaucoup
d’énergie en amont ; en effet, la participation de l’infirmière
Annexe 1
pour effectuer cette seconde visite de nuit a été un point
délicat sur le plan juridique, levé par la mise en place
« globale » du dossier PST, le retour d’indicateurs et surtout
la validation par le directeur régional du travail Île-de-France.
Après trois ans de mise en place, il en ressort une adhésion de
tous les salariés, des représentations syndicales et du service
de santé au travail.
Cette convention permet « d’enrichir » la seconde visite de
nuit avec la mise en place d’une surveillance sur le sommeil
des salariés de nuit ainsi que sur les risques cardiovasculaires.
L’infirmière de santé au travail a trouvé un nouveau
support d’échange avec les salariés de nuit, lui permettant
d’aborder des sujets nutritionnels, d’hygiène de vie, de
rythmes de sommeil ; tout cela faisant partie du
rôle propre de l’infirmière. Cet entretien infirmier est
une manière innovante de préparer l’évolution de la
réglementation des services de santé au travail en
France.
Reçu le :
23 décembre 2008
Accepté le :
24 janvier 2009
Revue générale
Insomnie en médecine du travail : diagnostic
et conséquences
Insomnia in occupational medicine: Diagnosis and
consequences
A. Metlaine1*, E. Prévot1, V. Bayon1, M. Elbaz1, P. Philip1, C. Didier-Marsac1,
D. Choudat1, D. Leger1
hôpital Hôtel-Dieu, AP–HP, faculté de médecine, université Paris-5 Descartes, 1,
place du Parvis-Notre-Dame, 75181 Paris cedex 04, France
Summary
Résumé
Insomnia is frequent in occupational health practice. Several
epidemiological studies on general population evaluate the prevalence of insomnia among 19%. In working population, the prevalence is estimated at about 30%. The daytime consequences are
severe such as absenteeism and risk of work accident. The diagnostic criteria (DSM IV and ICSD-2) are well established by several
conferences statement. The diagnostic approach needs a systematic
method that can define positive diagnosis, severity and etiologic
diagnosis. Occupational health practitioners intervention can be
either a primary prevention action or a secondary prevention
approach. An earlier diagnosis of insomnia can lead to a better
management of insomnia. Insomnia must be considered as a serious
occupational health problem.
ß 2009 Published by Elsevier Masson SAS.
L’insomnie est un trouble fréquent en santé au travail. La prévalence se situe autour de 19 % en population générale et autour de
30 % en population de salariés. De nombreux travaux soulignent la
gravité des conséquences professionnelles de l’insomnie : absentéisme, accidents du travail multipliés par 4,5 chez l’insomniaque.
L’insomnie est un trouble subjectif, dont la définition consensuelle
se réfère aux classifications DSM IV et ICSD-2. L’approche clinique
de l’insomnie exige un diagnostic positif, l’évaluation de sa gravité
et l’étude des comorbidités. L’intervention du médecin du travail se
situe soit au stade précoce de la maladie, soit en prévention
secondaire au cours d’une désadaptation au travail de l’insomniaque. Le dépistage et l’orientation vers une prise en charge des
patients souffrant de troubles du sommeil sont un enjeu important
en santé au travail.
ß 2009 Publié par Elsevier Masson SAS.
Keywords: Insomnia, Occupational medicine, DSM IV, IVSD-2,
Diagnosis
Introduction
L’insomnie est le trouble du sommeil le plus fréquent car il
touche près de 19 % de la population générale en France [1].
Ce trouble revêt une importance particulière en santé au
travail en raison de ses conséquences professionnelles considérables. En effet, les accidents du travail sont plus fréquemment rapportés dans les populations de salariés et on
observe une diminution de la qualité de vie au travail des
insomniaques [2,3].
1
www-centre-du-sommeil-hotel-dieu et www-je-dors-trop.fr.
Mots clés : Insomnie, Santé au travail, DSM IV, ICSD-2, Diagnostic
L’approche clinique de ce trouble est particulière, car il s’agit
d’abord d’une plainte subjective dont il faut évaluer la
gravité et l’évolution. Ce trouble peut être transitoire ou
chronique, isolé ou secondaire à une pathologie psychiatrique ou somatique.
Il n’est pas simple de classer cette plainte dans un cadre
nosographique précis qui permettra d’établir un diagnostic
adéquat et qui orientera vers une prise en charge adaptée. La
définition même de l’insomnie est encore un sujet de débat
au sein de la communauté scientifique [4,5].
Dans la plupart des cas, nous retrouvons une cause
déclenchante expliquant l’insomnie et certains travaux
retrouvent une cause professionnelle dans 20 % des cas
[3].
286
287
1775-8785/$ - see front matter ß 2009 Publié par Elsevier Masson SAS.
A. Metlaine et al.
Souvent, l’évolution du trouble est subordonnée à une prise
en charge précoce. Le dépistage est donc un point essentiel.
En effet, en l’absence de prise en charge précoce, nous
savons que l’insomnie peut évoluer vers une forme chronique particulièrement invalidante dont les complications à
long terme peuvent être sévères, telle une dépression par
exemple [6,7].
Au cours des trois dernières décennies, l’évolution des outils
diagnostiques et thérapeutiques, l’amélioration des pratiques cliniques en médecine du sommeil ont remis en avant
l’intérêt de la prise en compte du facteur sommeil dans la
santé globale d’un patient, comme en témoigne un récent
rapport remis au ministre chargé de la santé en 2006 [8]. Le
sommeil occupe aujourd’hui une place importante, non
seulement en termes d’enjeux de santé publique, mais
également de santé au travail, puisque nombre de travaux
ont pointé l’effet d’un mauvais sommeil sur l’activité professionnelle. Ainsi, le risque accidentel est majoré chez un
sujet insomniaque [9], la qualité de vie au travail est souvent
affectée [10], ce qui menace les capacités d’adaptation du
salarié.
Tous ces éléments que nous allons développer confirment
l’importance du rôle du médecin du travail dans la prise en
charge de ces malades.
Dans cet article, l’objectif est de présenter une synthèse sur
l’insomnie, en abordant les aspects épidémiologiques et
notamment les conséquences professionnelles, la définition
et la démarche diagnostique.
Épidémiologie de l’insomnie
La prévalence de l’insomnie
Les données de la littérature ne permettent pas aujourd’hui
d’apprécier de manière exacte l’importance de l’insomnie en
population générale. Ces variations importantes de la prévalence de l’insomnie sont liées à des différences méthodologiques de recueil des données, à la taille des échantillons,
ainsi qu’à la définition de l’insomnie qui peut varier d’une
étude à l’autre.
En effet, en Europe ou aux États-Unis, la prévalence de
l’insomnie peut varier entre 9 et 50 % selon que l’on interroge sur la survenue de troubles du sommeil, l’insatisfaction
ou que l’on utilise des critères plus sévères comme la
consommation d’hypnotiques [11]. Lorsqu’on utilise des critères plus précis et sévères tels que les critères du DSM III R
ou du DSM IV, les chiffres de prévalence de l’insomnie en
population générale se situent alors entre 9 et 19 % [1,3,11,12].
La plupart des études épidémiologiques montrent une
288
Insomnie en médecine du travail : diagnostic et conséquences
surreprésentation de l’insomnie chez les femmes, ainsi
qu’une augmentation de la prévalence avec l’âge. Ohayon
a analysé en 2002 plus de 40 études. Cet auteur montre que
les études se basant sur les critères peu sévères retrouvent
des prévalences autour de 33 %, celles-ci chutent entre 9 et
15 % lorsque les conséquences diurnes sont incluses dans la
définition et, enfin, les études faisant référence aux critères
DSM IV pour la définition de l’insomnie retrouvent des
prévalences autour de 4,4 à 6,4 % [13]. L’approche épidémiologique de l’insomnie nécessite donc une clarification de la
définition de l’insomnie en se référant aux classifications
internationales (DSMIV, ICDS-2).
En France, Léger et al. ont évalué l’insomnie sur un échantillon de 12 778 français issus de la population générale et la
prévalence de l’insomnie occasionnelle est de 19 %. Cette
dernière s’élève à 9 % lorsqu’on s’intéresse à l’insomnie
sévère chronique selon les critères DSM IV [1]. La prévalence
est plus élevée chez les femmes et augmente avec l’âge. Les
facteurs sexe et age sont corroborés par la plupart des études
épidémiologiques [10–13].
Prévalence de l’insomnie en population active.
La plupart des travaux épidémiologiques conduits en population générale incluent nécessairement une partie de la
population active. Cependant, très peu d’études ont spécifiquement ciblé les populations de salariés. Bien que les
causes de l’insomnie soient variées, certaines études ont
montré un lien entre les conditions de travail et l’apparition
de perturbations du sommeil [14]. L’une des situations pour
laquelle le lien est aujourd’hui bien établi est le travail en
horaire décalé.
Concernant les populations de salariés en horaire fixe de
jour, le lien n’est pas toujours simple à établir. Les prévalences varient d’une étude à l’autre : prévalence des troubles
du sommeil de l’ordre de 30 %. En 1981, Lavie a étudié une
population de 1502 ouvriers du secteur industriel. La prévalence de troubles du sommeil était de 29,6 % [15]. D’autres
études, japonaises, situent cette prévalence entre 26 et 30 %
[16,17].
Partinen et al. ont réalisé une enquête par questionnaire sur
un échantillon de 6268 salariés représentatifs de la population active américaine. Ils ont analysé 40 groupes professionnels différents et retrouvent que les troubles du sommeil
sont plus fréquents parmi le groupe des ouvriers (28,1 %) et
nettement inférieurs parmi les cadres supérieurs (7,4 %) ou
encore les professions libérales (1,6 %) [18]. Léger et al., en
2000, retrouvent une prévalence des troubles du sommeil
plus importante chez les employés. Par ailleurs, cette
prévalence semble plus faible parmi les cadres supérieurs et
les professions libérales [1].
En France, l’enquête ESTEV 1995, l’une des rares enquêtes
longitudinales qui figurent parmi l’une des études les plus
détaillées sur la prévalence des troubles du sommeil en
population active, retrouve, sur un échantillon de 21 000
salariés suivis durant cinq ans, une prévalence des troubles
du sommeil autour de 25 %. Les auteurs montrent que le
travail posté, les grandes amplitudes d’horaires, l’exposition
aux vibrations, la contrainte de délai dans la réalisation de la
tâche sont des facteurs de risque de troubles du sommeil
[19]. Dans une étude cas-témoin portant sur 7629 salariés
issus de 2769 petites et moyennes entreprises de la région
parisienne, Jacquinet-Salord et al. montrent que 6,3 % des
salariés hommes et 11,3 % des salariés femmes prennent des
hypnotiques [20].
Les conséquences professionnelles de
l’insomnie : insomnie marqueur précoce
de la désadaption au travail ?
Si le lien est bien établi entre les perturbations du sommeil et
le travail posté, force est de constater que peu de travaux ont
été consacrés à cette relation chez les salariés de jour. Nous
avons peu de connaissances sur les effets du stress, d’une
charge de travail excessive, qu’elle soit mentale ou physique
[21]. Plusieurs arguments indirects plaident en faveur d’un
lien entre insomnie et désadaptation au travail. Pour 20 %
des insomniaques, le début de leurs troubles est rattaché à
une cause professionnelle (licenciement, conflit, surcharge
de travail) [10,21]. L’absentéisme est significativement plus
élevé et durable chez l’insomniaque par rapport au sujet sain
[1,2,8,10,11,21]. L’insomnie est le facteur prédictif le plus fiable
de l’absentéisme [9]. Plusieurs études ont analysé les composantes de l’activité professionnelle susceptibles d’entraı̂ner
des effets défavorables sur le sommeil.
Ainsi, en 1997, une étude prospective sur quatre ans incluant
1038 salariés finlandais révèle l’existence d’un lien entre les
conditions de travail et le risque d’invalidité incompatible
avec un maintien dans l’emploi. Les stresseurs professionnels
significativement liés à la cessation d’activité sont : la charge
physique élevée, les positions inconfortables, les grandes
amplitudes horaires, le bruit, le travail répétitif, une charge
mentale élevée et une insatisfaction au travail [22]. Plus
récemment, Cheng et al. montrent, au travers d’une autre
étude prospective portant sur un échantillon de 21 290
infirmières suivies pendant quatre ans, l’impact des facteurs
psychosociaux et professionnels sur la qualité de vie.
Ces auteurs montrent qu’un « faible niveau de contrôle dans
le travail » est lié à une dégradation de la perception de l’état
de santé, indépendamment des variables socioéconomiques
et autres facteurs de confusion [23]. L’enquête ESTEV
confirme ces données et montre que la perception des
conditions de travail est un facteur de risque notamment
dans la survenue de troubles du sommeil, tout aussi important que le travail posté ou une charge de travail excessive
[19]. Une étude cas-témoin portant sur un échantillon de
5720 salariés sains montre un lien entre l’apparition des
troubles du sommeil et les facteurs de stress professionnels
tels que la charge mentale excessive (OR = 2,15) et le travail
physiquement contraignant (OR = 1,94). Les éléments conditionnant la survenue des troubles du sommeil sont « l’impossibilité de cesser à la maison de penser au travail » (OR de
3,20), suivie de l’absence de soutien social (OR = 2,74) [24].
Nous pouvons donc schématiquement retenir quatre
composantes principales de l’activité professionnelle : la
composante psychique traduite par la charge mentale (morcellement des tâches, raccourcissement des délais, harcèlement moral), la composante physique de l’environnement
professionnel (bruit, ambiance thermique, lumière), la
composante temporelle et la composante sociale [24]. Dans
une autre perspective évaluant les effets d’un mauvais
sommeil sur l’adaptation au travail, plusieurs travaux ont
montré que l’insomnie pouvait s’apparenter à un marqueur
prédictif de la désadaptation au travail. Ainsi, l’étude prospective d’Ericksen et al. portant sur 1426 salariés en activité
montre que la perception d’un sommeil de mauvaise qualité
est prédictive d’une désadaptation au travail. En effet, parmi
les salariés se plaignant d’un mauvais sommeil, le risque
d’être arrêté plus de huit semaines dans les cinq années
suivantes est significativement plus élevé chez les mauvais
dormeurs par rapport aux bons dormeurs (risque relatif
[RR] = 2,16, CI 95 % = 1,26–3,72), après ajustement sur l’état
de santé, l’âge, le sexe, l’indice de masse corporelle, le statut
marital, le tabagisme, les troubles musculosquelettiques, la
satisfaction au travail et les caractéristiques de la profession
[25].
L’analyse des accidents du travail mortels, sur un échantillon
de 47 860 salariés suivis pendant 20 ans, montre que les
plaintes concernant le sommeil sont prédictives de la survenue d’accident du travail mortel. Le RR est de 1,89 (IC 95 % :
1,22–2,94) pour les salariés présentant des troubles du sommeil [26]. Une étude expérimentale avec enregistrement
polysomnographique, réalisée sur 20 salariés du secteur
informatique soumis à un travail stressant mais indemnes
de toute plainte liée au stress, a montré que les sujets ayant
un nombre total d’éveils nocturnes élevé (plus de 55) ont
289
A. Metlaine et al.
également une latence d’endormissement significativement
plus élevée ainsi que des marqueurs biologiques de stress
plus sensibles (augmentation de la pression artérielle, fréquence cardiaque, cortisol). Selon les auteurs, la fréquence
des éveils nocturnes serait un marqueur précoce des troubles
liés au stress [27].
Enfin, Soderstrom et al. montrent que les sujets à risque
élevé de « syndrome d’épuisement professionnel » ont un
nombre d’éveils nocturnes significativement supérieur à
celui des sujets sans risque [29].
Définition de l’insomnie
D’une manière générale, les troubles du sommeil font
l’objet d’une classification édictée par l’Académie américaine de médecine du sommeil (American Academy of Sleep
Medecine [AASM]). Il s’agit de la classification internationale
des troubles du sommeil (international classification of sleep
disorders). La dernière classification date de 2005 [28]. Celleci regroupe l’ensemble des troubles du sommeil en six
familles de troubles, parmi lesquelles on retrouve les insomnies, les troubles de la respiration au cours du sommeil, les
hypersomnies, les troubles du rythmes circadiens et les
parasomnies. Les avantages d’une telle classification résident, d’une part, dans le fait qu’il existe un consensus
international autour de la définition des troubles du sommeil, d’autre part, qu’elle sert de référence pour l’ensemble
de la communauté scientifique, tant sur le plan clinique que
sur celui de la recherche épidémiologique. Il s’agit essentiellement d’un outil clinique qui permet à l’ensemble des
spécialistes du sommeil de s’accorder sur la définition des
troubles du sommeil. Concernant l’insomnie, c’est également un groupe d’experts de l’AASM qui a proposé les
critères de définition de l’insomnie à des fins de recherche
en se basant sur une méta- analyse de 433 articles récents.
Cette étude avait pour objectif d’analyser la pertinence des
critères de l’ICDS et du DSM IV [4]. Plus récemment, en juin
2005, une conférence de consensus s’est réunie sous l’égide
du ministère de la Santé américain (NIH) [5]. Le groupe
d’experts a confirmé les conclusions de l’AASM, en y ajoutant deux précisions sur les critères de durée permettant de
distinguer l’insomnie aiguë de l’insomnie chronique. Par
ailleurs, le terme d’insomnie comorbide est préféré à celui
d’insomnie secondaire.
À la lumière de ces deux travaux, la définition de l’insomnie
apparaı̂t bien plus claire aujourd’hui. Ainsi, est défini comme
insomniaque un sujet rapportant une ou plusieurs des difficultés du sommeil suivantes :
290
troubles de l’endormissement (insomnie d’endormissement) ;
trouble du maintien du sommeil ;
réveil précoce ;
sommeil non récupérateur.
Ces difficultés surviennent malgré des habitudes et des
conditions adéquates de sommeil.
Le sujet rapporte au moins une des conséquences diurnes
suivantes en relation avec ses difficultés de sommeil :
fatigue, malaise ;
trouble de l’attention, de la concentration, de la mémoire ;
trouble du fonctionnement social ou mauvaises performances scolaires ;
troubles de l’humeur, irritabilité ;
somnolence diurne ;
réduction de la motivation ;
tendances aux erreurs, accident au travail ou en
conduisant ;
céphalées de tension ou malaise général en relation avec
la perte de sommeil ;
préoccupations ou ruminations à propos du sommeil.
Bien entendu, ces critères sont des critères qualitatifs.
Il n’y a cependant pas consensus autour des critères quantitatifs qui permettraient de séparer un insomniaque d’un bon
dormeur. Dans une méta-analyse portant sur 65 études
publiées entre 1960 et 2003 indexées dans Medline, Edinger
et al. ont analysé les critères quantitatifs de 3577 sujets non
pathologiques ayant bénéficié soit de mesures polygraphiques, soit de mesures actigraphiques. Les auteurs retrouvent
plusieurs indicateurs qui peuvent être considérés comme des
critères normatifs. Ainsi, le temps total de sommeil est
considéré comme normal à partir de 450 minutes (soit sept
heures et 30 minutes) pour les sujets entre 20 et 25 ans et de
400 minutes (soit six heures et 40 minutes) pour les sujets
entre 45 et 50 ans. La latence d’endormissement varie moins
avec l’âge [4].
Concernant les critères de définition d’une « insomnie
d’endormissement », on admet qu’une latence d’endormissement supérieure à 30 minutes est considérée comme
pathologique.
L’« insomnie de maintien » sera définie comme la présence
d’un éveil intrasommeil d’au moins 30 minutes ou par le fait
de se réveiller au moins deux fois par nuit avec difficultés
pour se rendormir.
L’« insomnie par réveil précoce » se caractérise par le fait de
se réveiller au moins une heure avant l’heure choisie. La
plupart des études admettent que, pour parler d’insomnie,
ces troubles doivent survenir au moins trois fois par
semaine.
Les critères de durée qui permettent de différencier l’insomnie aiguë de l’insomnie chronique définissent deux périodes
qui vont de moins de un mois à plus de six mois.
Les causes de l’insomnie [30]
La classification internationale des troubles du sommeil
(ICSD-2) différencie six types d’insomnie [28] (Tableau I).
Insomnie d’ajustement
horaires de sommeil et aura tendance à se coucher tardivement, adoptant des rythmes irréguliers en privilégiant
ses rythmes sociaux. Le sujet adopte des comportements
incompatibles avec son sommeil créant un contreconditionnement. Mais il peut également s’agir de facteurs
environnementaux tels que le bruit, la chaleur, la lumière,
qui génèrent de mauvaises conditions de sommeil. Enfin,
certains facteurs socioprofessionnels ou domestiques peuvent participer à la mauvaise hygiène de sommeil.
Insomnie comorbide
L’insomnie d’ajustement, encore appelée insomnie occasionnelle ou insomnie transitoire. On retrouve classiquement un
événement déclenchant, il s’agirait là d’une manifestation
clinique en réponse à une situation de stress aigu. La durée,
courte, est inférieure à trois mois et on ne retrouve pas
d’autre cause possible d’insomnie (pathologie du sommeil,
affection somatique, cause iatrogène). Cette insomnie
s’améliore après adaptation au facteur de stress.
Insomnie par mauvaise hygiène de sommeil
Elle représente environ 5 % des insomnies. Ce trouble est lié à
des facteurs comportementaux, le sujet ne respecte pas ses
La recherche d’une étiologie à l’insomnie relève d’une démarche diagnostique standard. Cependant, elle nécessite une
rigueur dans l’investigation. En effet, le principal écueil tient
à ce que le trouble peut être trop rapidement qualifié de
psychogène, alors que plusieurs causes peuvent être à l’origine d’une insomnie. On distingue deux types d’insomnies
comorbides :
d’abord les « insomnies d’origine somatique » qui
représentent environ 30 % des insomnies. De nombreuses
pathologies d’organes peuvent être associées à une insomnie.
Parmi les causes les plus fréquentes, on retrouve les
causes endocriniennes (hyperthyroı̈die, diabète, ménopause,
Tableau 1
Récapitulatif des différents types d’insomnies (ICSD-2).
Type d’insomnie
Durée
Caractéristiques de l’insomnie
Insomnie d’ajustement
< 3 mois
Insomnie psychophysiologique
> 1 mois
Insomnie idiopathique
Depuis
l’enfance
> 1 mois
Insomnie aiguë transitoire associée à un facteur stressant (psychologique,
environnemental, physique ou psychosocial) ; elle cesse avec l’éviction du
facteur causal ou s’il y a adaptation
Présence d’un conditionnement avec identification d’un facteur s’opposant à
l’endormissement ou induisant un état d’hyperéveil
angoisse de performance pour le sommeil
incapacité à s’endormir à une heure planifiée, mais sans aucune difficulté
au cours de situations monotones
qualité du sommeil améliorée en dehors de la maison
activité mentale exacerbée au lit
tension somatique excessive
Début de l’insomnie dans l’enfance, absence de facteur causal identifié, absence
de période de rémission
Pathologie mentale diagnostiquée ; l’insomnie est un signe précurseur d’une
pathologie mentale à venir
Mauvaise gestion du sommeil : heures du coucher et lever variables, temps passé
au lit excessif, siestes, abus d’alcool, nicotine, caféine, théine, activités mentales,
physiques ou émotionnelles trop proches du coucher, utilisation du lit à d’autres
fins que le sommeil : télévision, lecture, repas, environnement de la chambre à
coucher peu propice au sommeil
Abus ou dépendance à une drogue favorisant une fragmentation du sommeil
(intoxication ou sevrage), médicaments ou aliments favorisant une fragmentation du
sommeil, insomnie associée à la période d’utilisation, d’intoxication ou de sevrage
Pathologie médicale responsable d’une fragmentation du sommeil, pathologie
médicale directement responsable de l’insomnie
Insomnie secondaire à
une maladie mentale
Insomnie par mauvaise
hygiène du sommeil
> 1 mois
Insomnie secondaire à une
drogue ou une substance
> 1 mois
Insomnie secondaire à
une cause médicale
> 1 mois
291
A. Metlaine et al.
hypercorticisme. . .), les douleurs chroniques quelle que soit
leur origine ; le plus souvent il s’agit d’affections rhumatologiques chroniques, de pathologies neurologiques telles que
la maladie de Parkinson. Les accidents vasculaires cérébraux,
les affections neurodégénératives (démence, maladie d’Alzheimer, sclérose en plaques) sont également souvent associés
à des troubles du sommeil. Certains troubles du rythme
cardiaque et l’insuffisance cardiaque peuvent aussi se
manifester sous la forme d’une insomnie. Les troubles
respiratoires tels que l’asthme ou encore la bronchite
chronique peuvent, par leurs manifestations nocturnes,
revêtir l’aspect d’une insomnie ;
par ailleurs, les « insomnies liées à une cause
psychiatrique » représentent environ 35 % des insomnies.
Il existe une intrication évidente entre les pathologies
psychiatriques et l’insomnie. En effet, 80 à 90 % des épisodes
dépressifs sont associés à une insomnie sévère. Dans
l’insomnie dépressive, l’événement primaire est le trouble
de l’humeur. Cependant, une insomnie peut précéder un
épisode dépressif majeur, ce qui place l’insomnie au rang des
facteurs de risque de dépression. Celle-ci peut être à la fois le
facteur déclenchant, le facteur de rechute ou d’entretien de
la dépression. Il est important de reconnaı̂tre une insomnie
dépressive, le pronostic étant celui de la dépression avec le
risque suicidaire qu’il ne faut jamais écarter. Les caractéristiques de l’insomnie dépressive sont les troubles de la
continuité du sommeil. Les enregistrements du sommeil
retrouvent des perturbations de l’architecture du sommeil.
Ainsi, on observe une diminution de la proportion de
sommeil lent profond (stades 3 et 4). Les perturbations du
sommeil paradoxal sont assez caractéristiques, avec une
réduction de la latence d’apparition du premier épisode de
sommeil paradoxal, et une prédominance du sommeil
paradoxal en première partie de nuit. De plus, on retrouve
le plus souvent une augmentation de la densité des
mouvements oculaires rapides en sommeil paradoxal.
Plusieurs hypothèses neurobiologiques sont émises pour
expliquer les troubles du sommeil au cours de la dépression
(Fig. 1). On retrouve des perturbations de la régulation du
sommeil lent profond, probablement en rapport avec un
déficit en sérotonine, des perturbations de la régulation du
sommeil paradoxal qui seraient quant à elles expliquées par
une facilitation du sommeil paradoxal par le biais des voies
cholinergiques. L’insomnie dans les troubles anxieux est
fréquente. En effet, l’anxiété sous toutes ses formes rend
compte de 45 % des insomnies et 50 % des insomniaques ont
des scores d’anxiété élevés. L’insomnie est en général moins
sévère que dans la dépression et se caractérise surtout par
des troubles de l’endormissement, un sommeil instable,
raccourci et une architecture du sommeil conservée.
Insomnie sans comorbidité
L’« insomnie psychophysiologique » ou « insomnie primaire »
concerne environ 15 % des insomniaques.
La plainte spécifique du symptôme insomniaque comporte
trois volets. Le premier qui est la description d’un mauvais
sommeil nocturne ; le deuxième, la plainte d’un mauvais
éveil diurne et, enfin, l’interprétation « mauvais sommeil
donc mauvais éveil ». Dans ce cas précis, l’insomnie n’est pas
seulement un mauvais sommeil, il existe en fait un mauvais
contraste entre l’éveil et le sommeil. L’insomnie a été décrite
comme une maladie de l’éveil, il s’agirait d’un phénomène
d’hyperéveil qui s’oppose au sommeil (Fig. 2). Le trouble est
observé tout au long de la journée. Les autres insomnies sans
comorbidité sont l’« insomnie par mauvaise perception du
sommeil » et enfin l’« insomnie idiopathique ». Ces deux
derniers troubles représenteraient 10 % des insomniaques.
Insomnie liée à un médicament ou une substance
Figure 1. Bases neurobiologiques de l’insomnie primaire. Le point commun à toutes les insomnies est l’hyperéveil. Plusieurs réseaux neuronaux émettent
différents neuromédiateurs qui interviennent dans la balance éveil–sommeil. L’ensemble des neuromédiateurs interagissent, s’activant et s’inhibant
mutuellement. Toute rupture de cet équilibre est susceptible de stimuler les systèmes d’éveils ou de réduire l’efficacité des systèmes du sommeil. Plusieurs
hypothèses sont avancées pour expliquer le phénomène d’hyperéveil dans l’insomnie. Il varie en fonction du type d’insomnie. Nous savons que l’axe du
stress est souvent sollicité dans l’insomnie et qu’il active les voies histaminergiques. Dans l’insomnie primaire, il a été constaté une hypersensibilité à la
caféine ce qui peut témoigner d’une réduction du nombre des récepteurs à l’adénosine ou une moindre activité. L’adénosine inhibe les circuits
cholinergiques de l’éveil. Dans la dépression, le déficit en sérotonine réduit l’activation du VLPO promoteur du sommeil. L’hyperéveil commun à l’ensemble
des insomnies peut résulter de mécanismes différents.
292
Elle représente environ 10 % des insomnies. L’alcool, la
caféine, la nicotine s’ils sont pris en soirée ou tard dans la
journée, peuvent entraı̂ner une insomnie. Parmi les médicaments, nombreux sont ceux qui peuvent provoquer des
troubles du sommeil comme les corticoı̈des et les bêtabloquants dont l’action sur la mélatonine est aujourd’hui
mieux documentée.
Les insomnies liées à un trouble intrinsèque du
sommeil
Parmi les causes d’insomnie, il est indispensable d’éliminer
un trouble intrinsèque du sommeil dont la manifestation
Figure 2. Conduite à tenir devant une insomnie.
clinique est celle d’une insomnie. Les troubles du sommeil
des plus courants causant l’insomnie sont :
les « apnées du sommeil ». Le cycle du sommeil est
interrompu par de nombreuses pauses respiratoires entraı̂nant de nombreux microéveils. Ces apnées sont responsables de désaturations souvent à l’origine des microéveils. La
conséquence est une somnolence durant la journée. La
plupart du temps, ce trouble est de nature obstructive : on
parle de syndrome d’apnées obstructives du sommeil (SAOS).
Il existe une épidémiologie croisée entre le syndrome
d’apnée du sommeil et l’obésité ;
le « syndrome des jambes sans repos » ou « impatiences ».
Ces symptômes sont souvent décrits comme étant des
sensations « désagréables », à type de paresthésies parfois
douloureuses, soulagées par les mouvements des membres
concernés. La personne a un besoin impérieux de bouger
dans le but de faire disparaı̂tre cette sensation, ce qui
empêche la survenue du sommeil ;
le « syndrome des mouvements périodiques » qui se
différencie du syndrome des jambes sans repos en ce qu’il
survient pendant le sommeil, la personne n’en ayant pas
conscience, les mouvements étant involontaires et rythmés
(un mouvement toutes les 20 à 40 secondes). Ce syndrome
est responsable de microéveils fréquents induisant une
293
A. Metlaine et al.
fragmentation du sommeil, avec pour corollaire une
somnolence ou une fatigue diurne. Il est souvent associé
au syndrome des jambes sans repos. On en distingue deux
formes : la forme idiopathique ou primaire et les formes
secondaires (les carences martiales, l’insuffisance rénale,
iatrogènes). Tout comme le syndrome des jambes sans
repos, il résulte d’un dysfonctionnement du système
dopaminergique ;
les « parasomnies », telles que le somnambulisme,
perturbent aussi la qualité du sommeil ;
enfin, pour mémoire, on décrit certaines formes rares
d’insomnie, telles que l’« insomnie fatale familiale »
(mutation d’un prion) qui peut causer une forme d’insomnie
totale parfois mortelle.
Démarche diagnostique en pratique
clinique
Une fois le diagnostic d’insomnie posé, la conduite à tenir
doit permettre de différencier les différents types d’insomnie, c’est-à-dire de reconnaı̂tre une insomnie occasionnelle,
dont la prise en charge immédiate relève d’une simple
surveillance, d’une insomnie chronique pour laquelle le diagnostic étiologique est nécessaire afin de faire le distinguo
entre une insomnie comorbide et une insomnie sans comorbidité, c’est-à-dire les insomnies primaires (Fig. 2). Parmi les
insomnies comorbides, il sera nécessaire, au travers de
l’interrogatoire clinique approfondi, de séparer les causes
psychiatriques des causes somatiques. Enfin, l’interrogatoire
recherchera un trouble du sommeil associé (SAOS, mouvements périodiques des jambes durant le sommeil. . .).
Les insomnies sévères doivent être orientées vers une consultation spécialisée où sera posée l’indication d’un enregistrement polysomnographique ou actigraphique ou encore
des tests de vigilance s’il existe une somnolence diurne.
L’intérêt de la consultation de médecine du travail n’est plus
à discuter, face à l’ampleur des troubles du sommeil et du
risque d’évolution chronique et des complications à long
terme de l’insomnie. Le dépistage précoce en médecine du
travail permet d’orienter le patient vers une prise en charge
plus rapide et permet d’éviter ainsi les complications à long
terme de l’insomnie au rang desquelles se situe la désadaptation professionnelle.
Conclusion
L’insomnie est le trouble du sommeil le plus fréquent. Elle
représente soit une plainte, soit une véritable maladie isolée,
294
soit elle est associée à une comorbidité ce qui complique la
démarche diagnostique. Bien souvent, le patient aborde son
trouble en fin de consultation, c’est pourquoi il est recommandé en face d’un patient insomniaque de prévoir une
consultation spécifique dédiée au trouble lui-même [35].
En santé au travail, la problématique de l’insomnie s’inscrit
dans un cadre plus large qui est celui de l’influence des
conditions de travail sur le sommeil. L’insomnie est un
trouble particulièrement intéressant pour le médecin du
travail dans la mesure où celui-ci représente en quelque
sorte un indicateur de l’adaptation professionnelle. L’absentéisme et les accidents du travail sont plus fréquents chez les
insomniaques. L’étude de la prévalence de l’insomnie dans
une population de salariés peut nous renseigner indirectement sur la qualité des facteurs organisationnels de l’entreprise. La prévention de l’insomnie par un dépistage précoce
et l’orientation rapide vers une prise en charge pourraient
réduire le risque d’accidents du travail et améliorer la qualité
de vie au travail. Le rôle et l’intervention du médecin du
travail sont donc déterminants. L’étude des troubles du
sommeil en santé au travail mérite d’être approfondie et
développée. Dans une approche préventive, il serait en effet
très intéressant d’évaluer dans l’avenir l’impact de la politique de prévention des troubles du sommeil en entreprise
sur la santé globale des salariés ainsi que sur la réduction des
accidents du travail.
10.
11.
12.
13.
14.
15.
16.
17.
18.
19.
health and dangerous working conditions. Soc Sci Med
1991;33:127–37.
Philip P, Leger D, Taillard J, et al. Insomniac complaints interfere
with quality of life but not with absenteeism: respective role of
depressive and organic comorbidity. Sleep Med 2006;7:585–91.
Walsh JK. Clinical and socioeconomic correlates of insomnia.
J Clin Psychiatry 2004;65:13–9.
Ancoli-Israel S, Roth T. Characteristic of insomnia in the United
States: results of the 1991 National Sleep Foundation survey,
1. Sleep 1999;22:S347–53.
Ohayon MM. Epidemiology of insomnia: What we know and
what we still need to learn. Sleep Med Rev 2002;6:97–111.
Sateia M, Doghramji K, Hauri PJ, et al. Evaluation of chronic
insomnia. Sleep 2000;23:243–308.
Lavie P. Sleep habits and sleep disturbances in industrial workers in Israel: main findings and some characteristics of workers
complaining of excessive daytime sleepiness. Sleep 1981;4:
147–58.
Tachibana H, Izumi T, Honda S, et al. A study of the impact of
occupational and domestic factors on insomnia among industrial workers of a manufacturing company in Japan. Occup Med
1996;4:221–7.
Nakata A, Haratani T, Takahashi M, et al. Job stress, social
support, and prevalence of insomnia in a population of Japanese daytime workers. Soc Sci Med 2004;59:1719–30.
Partinen M, Eskilen L, Tuomi K. Complaints of insomnia in
different occupations. Scand J Work Environ Health 1984;10:
476–9.
Ribet C, Derriennic F. Age, working conditions, and sleep disorders: a longitudinal analysis in the French cohort ESTEV.
Sleep 1999;22:491–504.
20. Jacquinet-Salord MC, Fouriaud C, Nicoulet I, et al. Sleeping
tablets consumption, self-reported quality of sleep, and working conditions. Group of occupational physicians of SPSAT.
J Epidemiol Community Health 1993;47:64.
21. Arkerstedt T. Sleep and work. State of the art lecture. XVIe
Congrès de l’European Sleep Research Society BVS No.
5 novembre 2002. pp. 13–4.
22. Krause N, Lynch J, Kaplan GA, et al. Predictors of disability
retirement. Scand J Work Environ Health 1997;23:403–13.
23. Cheng Y, Kawachi I, Coakley EH, et al. Association between
psychosocial work characteristics and health functioning in
American women: prospective study. BMJ 2000;320:1432–6.
24. Akerstedt T, Knutsson A, Westerholm P, et al. Sleep disturbance, work stress and work hours: a cross-sectional study.
J Psychosom Res 2002;53:741–8.
25. Ericksen W, Natvig B, Bruusgaard D. Sleep problems: a predictor of long-term disability? A 4-year prospective study.
Scand J Public Health 2001;29:23–31.
26. Akerstedt T, Fredlund P, Gillberg M, et al. A prospective study of
fatal occupational accidents relationship to sleeping difficulties and occupational factors. J Sleep Res 2002;11:69–71.
27. Ekstedt M, Soderstrom M, Axelsson J, et al. High amount of
arousals are associated with biological stress markers. J Sleep
Res 2002;11:A116.
28. American Academy of Sleep Medicine. International classification of sleep disorders: diagnostic and coding manual. 2nd ed.
Westchester: AASM; 2005, 297 p.
29. Soderstrom M, Ekstedt M, Akerstedt T, et al. Sleep and early
signs of burn out. J Sleep Res 2002;11:A424.
30. Ting L, Malhotra A. Disorders of sleep: an overview. Prim Care
2005;32:305–18.
Références
1. Léger D, Guilleminault C, Dreyfus JP, et al. Prevalence of
insomnia in a survey of 12,778 adults in France. J Sleep Res
2000;9:35–42.
2. Léger D, Massuel MA, Metlaine A. SISYPHE study group. Professional correlates of insomnia. Sleep 2006;29:171–8.
3. Léger D. Public health and insomnia: economic impact. Sleep
2000;23:S69–85.
4. Edinger JD, Bonnet MH, Bootzin RR, et al. Derivation of research
diagnostic criteria for insomnia: report of an American Academy of sleep medicine work group. American Academy of sleep
medicine work group. Sleep 2004;27:1567–96.
5. National Institutes of Health. National Institutes of Health
State of the Science conference statement on manifestations
and management of chronic insomnia in adults, June 13–15,
2005. Sleep 2005;28:1049–57.
6. Ford DE, Kamerow DB. Epidemiologic study of sleep disturbances and psychiatry disorders: an opportunity for prevention? JAMA 1989;262:1479–84.
7. Ohayon MM, Roth T. Place of chronic insomnia in the course of
depression and anxiety disorders. J Psychiatr Res 2003;37:9–15.
8. Giordanella JP. Rapport sur le thème du sommeil. Paris: ministère
de la Santé et des Solidarités; 2006. p. 271, http//lesrapports.
ladocumentationfrancaise.fr/BRP/064000899/0000.pdf.
9. Leigh P. Employee and job attributes and predictors of absenteeism in a national sample of workers. The importance of
295
Reçu le :
23 décembre 2008
Accepté le :
24 janvier 2009
Revue générale
Insomnia and occupational medicine
V. Bayon*, E. Prévot, A. Metlaine, D. Choudat, P. Philip, D. Léger
hôpital Hôtel-Dieu. AP–HP, faculté de medicine, université Paris Descartes,
Prise en charge de l’insomnie en médecine
du travail
Summary
Résumé
Insomnia is one of the most common sleep disorders and occupational physicians are frequently confronted to this problem. Apart
from sleep troubles related to night or shift work, the management of
this complaint is not easy and physicians often feel helpless.
However, several measures can be proposed to the workers to
evaluate the severity and the repercussions of insomnia. An occupational origin must systematically be looked for by the physician in
the presence of sleep disorders.
L’insomnie est parmi les troubles du sommeil les plus fréquents et le
médecin du travail y est souvent confronté. En dehors des troubles
du sommeil liés à des contraintes horaires spécifiques (travail de
nuit ou travail posté), la prise en charge de cette plainte n’est pas
aisée et bien souvent le médecin se trouve impuissant face au
salarié. Toutefois, plusieurs outils d’évaluation et de suivi simples
peuvent être proposés en consultation de médecine du travail. De
plus, la recherche d’une origine ou d’un facteur favorisant professionnel doit faire systématiquement partie de la démarche du
médecin dans le cadre de sa prise en charge.
Keywords: Insomnia, Screening, Occupational medicine
Prise en charge de l’insomnie en médecine du travail
En France, la prévalence de l’insomnie est estimée dans la
population adulte à 19 % et celle de l’insomnie sévère à 9 %
[3]. Compte tenu de cette prévalence élevée, il semble
normal que les salariés souffrent d’insomnie et que les
médecins du travail soient ainsi fréquemment confrontés
aux plaintes de mauvais sommeil au cours de leur exercice
professionnel.
Actuellement, la législation française impose un suivi médical régulier, au minimum tous les 24 mois, de l’ensemble des
salariés [4]. En ce qui concerne le travail de nuit, une surveillance médicale renforcée (SMR) avec une visite médicale
tous les six mois est obligatoire, compte tenu notamment de
la fréquence élevée des perturbations du sommeil observées
chez ces travailleurs [5].
Au cours de ces diverses visites médicales, l’attention du
médecin se portera notamment sur la détection précoce des
troubles du sommeil et la recherche d’accidents du travail ou
de la circulation en relation éventuelle avec une hypovigilance. La recherche de ces différents signes semblent naturelle quand le médecin se trouve face à un salarié travaillant
en horaires irréguliers ou de nuit, ou quand celui-ci occupe un
poste dit « de sécurité », mais elle est moins systématique
dans les autres situations. Cependant, plusieurs études ont
démontré que le sommeil constituait un bon reflet de
l’adaptation au travail, et, ainsi, il semble donc indispensable
d’interroger chaque salarié sur la qualité de son sommeil
[6,7].
Mots clés : Insomnie, Dépistage, Médecine du travail
Introduction
De nos jours, de nombreuses situations de travail s’accompagnent de contraintes jouant sur les heures de sommeil et de
repos.
Certaines enquêtes réalisées en milieu professionnel estiment
que 20 à 40 % des salariés se plaignent d’un mauvais sommeil.
Pourtant, ces troubles étaient jusqu’à présent peu pris en
charge en médecine du travail, car bien souvent on considérait
que le sommeil appartenait au domaine privé. Des liens
avaient été établis depuis longtemps entre travail de nuit
et troubles du sommeil, mais peu d’études étaient consacrées
aux relations entre troubles du sommeil et travail de jour.
Or, l’insomnie peut concerner spécifiquement le travail, soit
parce qu’elle entraı̂ne des conséquences non négligeables
sur le poste de travail lui-même (accidents ou erreurs en
rapport avec une baisse de la vigilance, absentéisme), soit
parce qu’elle trouve son origine dans les conditions de travail
(charge physique ou mentale de travail importante, travail
posté ou de nuit, décalage horaire, déplacements professionnels multiples. . .). De plus, les plaintes d’insomnie
varient en fonction des groupes professionnels, ce qui suggère que certains aspects du travail en lui-même pourraient
participer au développement et/ou à l’entretien des troubles
du sommeil [1].
Il semble ainsi essentiel que le médecin du travail sache
reconnaı̂tre et dépister une insomnie et la prendre en charge
de façon adaptée, car l’insomnie semble être un signe de
mauvaise insertion professionnelle.
Surveillance médicale et dépistage
précoce des troubles
L’insomnie est un des troubles du sommeil les plus fréquents, qui concerne entre 15 et 20 % de la population
générale selon les différentes études [2].
296
Évaluer la plainte du salarié (sévérité et
répercussions de l’insomnie)
La prise en charge d’une plainte de mauvais sommeil par le
médecin du travail doit être tout d’abord clinique. Elle passe
par un interrogatoire précis à la recherche des troubles du
sommeil et de la vigilance et par l’examen clinique du salarié.
Selon la définition du DSM IV, l’insomnie est un trouble
régulier du sommeil avec difficultés d’endormissement,
éveils nocturnes et difficultés à se rendormir, réveil précoce
ou sensation de mauvais sommeil. Les répercussions diurnes
de l’insomnie (fatigue, somnolence, troubles de l’attention,
irritabilité. . .) font désormais partie intégrante de cette
définition, ce qui permet de différencier l’insomniaque du
court dormeur. Par ailleurs, les différentes classifications de
l’insomnie distinguent insomnie chronique qui perdure
depuis plusieurs semaines et insomnie d’ajustement (insomnie occasionnelle ou à court terme) [2].
Devant une plainte de mauvais sommeil, l’évaluation par le
médecin du travail pourra également s’appuyer sur un
agenda du sommeil rempli par le salarié sur une durée de
15 jours à trois semaines, sur l’utilisation de questionnaires
de dépistage des troubles du sommeil et sur des échelles
d’évaluation de la somnolence.
Les différents questionnaires constituent une aide utile dans
l’évaluation des troubles du sommeil et de la vigilance. Des
questionnaires généraux, comme le questionnaire des troubles du sommeil de l’Hôtel-Dieu (HD-42) [2,8], le questionnaire de Spiegel, et des questionnaires de somnolence
(échelle d’Epworth, échelle de somnolence de Stanford) sont
souvent employés [9–11].
En pratique courante, l’échelle d’Epworth permet d’évaluer
de façon simple et rapide le niveau de somnolence dans huit
situations de la vie courante. Un score supérieur à 10 à ce
questionnaire est un indicateur de troubles de la vigilance
[9,11].
Par ailleurs, l’agenda du sommeil permet d’apprécier sur
une plus longue période la quantité de sommeil et la
qualité de l’éveil du patient. On peut ainsi évaluer les
habitudes de sommeil du salarié en période de travail et
pendant les jours de repos. Grâce à cet outil, on peut
calculer également la durée quotidienne de sommeil, ainsi
que le nombre d’éveils nocturnes et la latence d’endormissement. L’utilisation d’échelles visuelles analogiques pour
évaluer la qualité de la nuit et de la journée est souvent
associée à l’agenda de sommeil. Ces mêmes outils (agenda,
échelles, questionnaires) pourront être utilisés par le médecin dans le cadre du suivi du salarié afin d’analyser les
résultats de la prise en charge proposée. En médecine du
travail, le médecin pourra faire remplir, par exemple,
un agenda du sommeil avant et après modification des
horaires de travail.
Après cette évaluation subjective des troubles du sommeil
du salarié, en fonction de la sévérité de la plainte, le
médecin du travail pourra demander, dans le cadre
de la détermination de l’aptitude au poste de travail
notamment, la réalisation d’examens complémentaires
en centre spécialisé, où sera réalisée une évaluation
objective du sommeil. Différents examens pourront
alors être effectués en fonction du contexte (polysomnographie, tests de vigilance. . .). Le recours à ces explorations du sommeil et de la vigilance dans un centre du
sommeil est habituellement réservé à certaines situations
complexes.
En outre, la prise en charge globale du salarié comprend aussi
une enquête sur ses conditions de travail, avec la description
précise de son poste et de ses horaires de travail, de ses
conditions de transport, de son environnement de travail et
de sa contrainte physique et mentale.
297
V. Bayon et al.
Rechercher une origine professionnelle
ou un facteur professionnel aggravant
Les conditions de travail sont souvent rapportées par les
insomniaques comme étant à l’origine de leurs troubles du
sommeil [3]. Parmi les insomniaques chroniques, 40 % peuvent précisément donner une cause au début de leurs troubles. Pour 20 % d’entre eux, la cause est professionnelle :
licenciement, conflit, surcharge de travail. Dans la population
générale, les études retrouvent un doublement de la prévalence de l’insomnie sévère dans la tranche d’âge 25–34 ans,
ce qui correspond à une grande partie de la population
active. Le plus souvent, la cause évoquée est d’origine familiale pour les femmes (grossesses, enfants en bas âge) et
d’origine professionnelle chez les hommes.
Le travail posté ou de nuit est souvent responsable de
troubles du sommeil en raison de la perturbation des rythmes biologiques de l’organisme [12,13]. D’une façon générale,
les salariés de nuit ou en horaires irréguliers souffrent
souvent de difficultés d’endormissement, de réveil précoce,
et de sommeil non récupérateur. La majorité de ces travailleurs présente une fatigue chronique et une somnolence.
De plus, sur le plan professionnel, les vols aériens long
courriers sont souvent vécus comme une contrainte supplémentaire et sont aussi responsables d’un tableau clinique
dominé par la privation de sommeil avec fatigue et baisse
des performances intellectuelles : c’est le classique jet-lag ou
syndrome de désynchronisation lié au franchissement des
fuseaux horaires [14].
En dehors de ces conditions de travail perturbant classiquement le sommeil, les insomniaques rapportent souvent
comme causes de leurs troubles :
la charge mentale :
multiplicité et labilité des tâches, raccourcissement des
délais, sous-effectif, manque d’encadrement, morcellement
des tâches, manque d’information et de dialogue ;
l’environnement physique :
bruit, lumière, ambiance thermique ;
les contraintes temporelles et sociales :
longs trajets, travail domestique et charge des enfants,
difficultés à se détendre après le travail. . .
La plupart des insomniaques traduisent leur trouble par
l’impossibilité de faire le vide dans leur tête pour chasser
les préoccupations professionnelles qui reviennent sans
cesse parasiter la pensée.
Une étude cas-témoin portant sur 5720 salariés sains montrait un lien entre l’apparition de troubles du sommeil et des
facteurs de stress professionnel comme la charge mentale
298
Prise en charge de l’insomnie en médecine du travail
excessive et le travail physiquement contraignant. « L’impossibilité de cesser à la maison de penser au travail » et
l’absence de soutien social étaient les principaux éléments
conditionnant l’apparition des troubles du sommeil [15].
D’autres études ont mis plus en avant le rôle des « stresseurs
professionnels », avec notamment la forte demande au
travail et la faible latitude décisionnelle, qui semblent être
des facteurs importants dans le développement de l’insomnie et son maintien [16,17].
Dans la plupart des cas, l’évaluation et le diagnostic étiologique de l’insomnie sont réalisés en consultation par l’interrogatoire, l’examen clinique complétés par l’agenda du
sommeil et les questionnaires. Outre le contexte psychologique du salarié, ses contraintes horaires, sa charge de
travail, une étiologie organique associée doit être systématiquement recherchée (maladies intercurrentes, causes
médicamenteuses, troubles organiques liés au sommeil tels
le syndrome des jambes sans repos, le syndrome d’apnées du
sommeil. . .) [18].
Règles d’hygiène du sommeil et
amélioration des conditions de travail
La prise en charge de tous troubles du sommeil implique le
rappel des règles simples d’hygiène du sommeil [18]. La visite
médicale sera ainsi l’occasion de rappeler ces règles et
conseils d’hygiène indispensables à une bonne qualité de
sommeil. En effet, éviter les excitants (café, thé), privilégier
des activités relaxantes le soir, dormir dans une chambre
aérée, éviter un repas trop copieux ainsi que la consommation d’alcool au dı̂ner sont des conseils à rappeler au salarié
lors de chaque visite médicale. La régularité des horaires de
coucher et de lever est aussi un élément indispensable pour
retrouver un bon sommeil. Si besoin, une plaquette ou une
fiche d’information répertoriant l’ensemble de ces recommandations pourrait être remise au salarié à l’issue de sa
visite médicale.
Toutefois, le rôle du médecin du travail ne s’arrête pas là et
une action sur les conditions et le lieu de travail dans un but
de prévention plus globale est parfois nécessaire. Cependant,
la prise en charge des troubles du sommeil et de la vigilance
sur le lieu de travail n’est pas simple, car la logique de
l’entreprise permet difficilement l’accès à une « salle de
repos » et une bonne gestion des pauses est difficile à
organiser, surtout en cas de travail en horaires irréguliers
ou de nuit.
La solution la plus efficace pour prévenir les troubles du
sommeil passe par la formation et l’information des salariés
au sujet des rythmes veille–sommeil et des bonnes règles
hygiéno-diététiques à observer [19].
Bien souvent, les modifications des conditions de travail en
termes d’aménagement ou d’amélioration des horaires, de
mise en place d’éclairage suffisant des locaux, voire l’acquisition de lampes de haute intensité en cas de travail de nuit,
ainsi que d’accompagnement social des salariés (transports,
garde des enfants) restent des mesures exceptionnelles dans
la plupart des entreprises.
Conclusion
Le sommeil est un bon indicateur de la tolérance au travail.
Savoir interroger le salarié sur son sommeil ainsi que rechercher les causes professionnelles pouvant déclencher ou aggraver un trouble du sommeil sont indispensables dans la
pratique courante en médecine du travail. En effet, l’insomnie
est considérée comme l’un des facteurs prédictifs les plus
significatifs de l’absentéisme au travail et comme le facteur
prédictif majeur de la mauvaise perception du travail par le
salarié [20,21]. Un dépistage précoce des troubles et leur prise
en charge lors des visites de médecine du travail apparaissent
donc indispensables. Les outils d’évaluation subjectifs utilisés
dans l’insomnie, comme les questionnaires et l’agenda du
sommeil, sont des éléments facilement utilisables par le
médecin du travail et devraient être employés plus souvent.
Références
1. Partinen M, Eskelinen L, Tuomi K. Complaints of insomnia in
different occupations. Scand J Work Environ Health 1984;10:
467–9.
2. Ohayon M, Caulet M, Priest R, et al. DSM-IV and ICSD insomnia
symptoms and sleep dissatisfaction. Brit J Psychiat 1997;171:
382–8.
3. Leger D, Guilleminault C, Dreyfus JP, et al. Prevalence of
insomnia in a survey of 12 778 adults in France. J Sleep Res
2000;9:35–42.
4. Circulaire DRT no 2005-03 du 7 avril 2005, relative à la réforme
de la médecine du travail.
5. Décret no 2002-792 du 3/05/2002 pris pour l’application des
articles L.213-2, L.213-3, L.213-4, L.213-5 du Code du travail. J.O.
no 105 du 5 mai 2002, page 8653.
6. Ericksen W, Natvig B, Bruusgaard D. Sleep problems: a predictor of long term disability? A four year prospective study.
Scand J Public Health 2001;29:23–31.
7. Akerstedt T. Sleep and work. State of the art lecture. XVI
Congrès de l’European Sleep Research Society BVS. N8 spécial
novembre 2002; 13–14.
8. Leger D, Annesi-Maesano I, Carat F, et al. Allergic rhinitis and its
consequences on quality of sleep. Arch Int Med 2006;166:
1744–8.
9. Johns MW. Reliability and factor analysis of the Epworth
sleepiness scale. Sleep 1992;15:376–81.
10. Hoddes E, Zarcone V, Smythe H, et al. Quantification of sleepiness: a new approach. Psychophysiology 1973;10:431–6.
11. Chervin RD, Aldrich MS, Pickett R, et al. Comparison of the
results of the Epworth sleepiness scale and the Multiple Sleep
Latency Test. J Psychosom Res 1997;42:145–55.
12. Ohayon MM, Lemoine P, Arnaud-BGriant V, et al. Prevalence
and consequences of sleep disorders in a shift work population.
J Psychosom Res 2002;53:577–83.
13. Drake CL, Roehrs T, Richardson G, et al. Shift work sleep
disorder : prevalence and consequences beyond that of symptomatic day workers. Sleep 2004;27:1453–62.
14. Billiard M. Le sommeil normal et pathologique, 2e éd, Paris:
Masson; 1998.
15. Akerstedt T, Knutsson A, Westerholm P, et al. Sleep disturbance, work stress and work hours: a cross-sectionnal study. J
Psychosom Res 2002;53:741–8.
16. Jansson-Fröjmark M, Lundqvist D, Lundqvist N, et al. Psychosocial work stressors for insomnia: a prospective study on 5060-year-old adults in the working population. Int J Behav Med
2007;14:222–8.
17. Jansson M, Linton SJ. Psychosocial work stressors in the development and maintenance of insomnia: a prospective study. J
Occup Health Psychol 2006;11:241–8.
18. HAS. Recommandations pour la pratique clinique : Prise en
charge du patient adulte se plaignant d’insomnie en médecine
générale. Décembre 2006.
19. Metlaine A, Léger D, Choudat D. Socioeconomic impact of
insomnia in working populations. Ind Health 2005;43:11–9.
20. Leigh P. Employee and job attributes and predictors of absenteeism in a national sample of workers. The importance of
health and dangerous working conditions. Soc Sci Med
1991;33:127–37.
21. Lavie P. Sleep habits and sleep disturbances in industrial workers in Israël: main findings and some characteristics of workers
complaining of excessive daytime sleepiness. Sleep 1981;4:
147–58.
299
Reçu le :
23 décembre 2008
Accepté le :
24 janvier 2009
Insomnia
A. Muzet
Revue générale
Insomnie due aux facteurs environnementaux
caused by environmental factors
Les conditions thermo-hygrométriques
Forenap Frp, 27, rue du 4e RSM, BP 27, 68250 Rouffach, France
Summary
Résumé
Several studies are interested in sleep disturbances caused by
environmental conditions (noise, temperature. . .) because sleep
is sensitive to theses factors which are often ignored and underestimated. Thus, this article describes sleep anomalies observed when
the sleeper is disturbed by noise or by external temperature.
Insomnia caused by external conditions is particularly detailed
in this paper.
Plusieurs études se sont intéressées aux perturbations du sommeil
engendrées par des facteurs environnementaux (bruit,
température. . .) car le sommeil est sensible à ces différents facteurs
parfois peu pris en compte ou négligés. Cet article revient donc sur
les anomalies du sommeil causées par ces facteurs externes et plus
particulièrement sur l’insomnie occasionnée par les conditions
environnementales.
Keywords: Environment, Sleep, Temperature, Noise
Mots clés : Environnement, Sommeil, Température, Bruit
Introduction
Les perturbations du sommeil par les
facteurs environnementaux
Il existe de nombreuses évidences que le sommeil est une
nécessité biologique et que les perturbations de celui-ci
sont associées à des problèmes de santé. Les perturbations
du sommeil sont assez fréquentes dans la population
générale, 10 à 15 % de la population adulte se plaignant
de façon chronique de difficultés à initier ou à maintenir
leur sommeil [1].
Le sommeil, tout comme l’alternance veille–sommeil,
est sensible à l’influence de certains paramètres de
l’environnement physique. Même si, apparemment, le
dormeur semble soustrait aux influences extérieures, il
n’en est rien et les méthodes instrumentales permettent
de vérifier l’existence d’une certaine réactivité du dormeur
aux variations de ces facteurs ambiants, même si
ces dernières sont d’amplitude modérée. Enfin, placé
dans des conditions environnementales extrêmes, l’organisme peut subir des perturbations profondes pouvant
conduire à la détérioration, voire au blocage du processus
hypnique.
sommeil et les troubles respiratoires, il existe peu de travaux
expérimentaux dans ce domaine [2,3]. Il en va tout autrement pour les conditions thermo-hygrométriques et pour le
bruit ambiant. Ce sont tout particulièrement les effets de ces
derniers que nous allons envisager maintenant.
L’être humain évolue en permanence dans un milieu dont les
facteurs physiques sont susceptibles de varier et dont
l’influence sur ses systèmes physiologiques et son comportement est souvent minimisée, voire ignorée. Ces facteurs
environnementaux sont de natures différentes et, si certains
peuvent être partiellement régulés, le contrôle des autres
échappe en grande partie à nos compétences et nos pouvoirs
technologiques. Certains de ces facteurs semblent ne pas
avoir d’effet marqué sur le déroulement normal du sommeil.
C’est le cas notamment des rayonnements cosmiques, du
magnétisme terrestre, ou encore de la luminosité ambiante.
D’autres facteurs sont soupçonnés d’avoir des effets non
encore clairement démontrés, tels que les rayonnements
électromagnétiques de nos appareils de communication.
D’autres facteurs sont enfin reconnus comme étant susceptibles de modifier ou de perturber le déroulement normal de
notre sommeil. Parmi ceux-ci, on peut évoquer les conditions
thermo-hygrométriques ambiantes, le bruit ou encore la
pression atmosphérique. Si l’on connaı̂t l’impact de l’altitude
et de l’hypoxie qui l’accompagne sur la fragmentation du
300
Les conditions thermo-hygrométriques sont des paramètres
permanents de notre milieu physique ambiant. Il existe de
grandes différences de leurs valeurs caractéristiques en
fonction de la situation géographique, du climat et même
des conditions socioculturelles. En dépit de ces variations, qui
peuvent être très larges, l’homme tend à réaliser et à maintenir un microclimat autour de son corps en jouant sur sa
vêture et les ambiances artificielles de son habitat. Au final,
les différences de la température moyenne de peau sont
minimes entre les divers groupes ethniques vivant dans des
environnements très contrastés.
Dans nos conditions habituelles de vie, le maintien de la
température et de l’humidité de l’air ambiant à des valeurs
stables est relativement facile à réaliser. Ainsi, une température ambiante de la chambre à coucher de l’ordre de 19 à
22 8C permet, grâce au couchage traditionnel, d’obtenir un
microclimat au niveau de la peau du dormeur qui se situe à
l’intérieur de la zone de neutralité thermique. Le problème
est différent sous des climats extrêmes ou lors de variations
climatiques de grande amplitude. Ainsi, les quelques études
consacrées à l’impact d’une ambiance thermique extrême
sur le sommeil montrent que l’exposition au froid ou à la
chaleur entraı̂ne généralement une perturbation de la structure du sommeil se traduisant par une augmentation des
éveils intrasommeil, une diminution du sommeil à ondes
lentes et une fragmentation du sommeil paradoxal [4,5].
Cela est principalement dû au fait qu’au cours du sommeil
les moyens physiologiques assurant la régulation thermique
(homéothermie) du dormeur ne fonctionnent pas aussi bien
que lorsque ce dernier est réveillé. Lors du sommeil paradoxal notamment, les capacités thermorégulatrices sont très
diminuées, et il s’ensuit le plus souvent une fragmentation
du sommeil, car le dormeur ne peut alors maintenir son
sommeil qu’au prix d’une dérive progressive de sa température centrale [6]. De ce fait, la réduction quantitative du
sommeil à ondes lentes et du sommeil paradoxal peut déjà
être observée pour des températures ambiantes supérieures
à 32 8C [4,7]. À court terme, il ne semble pas exister d’adaptation du sommeil à la chaleur, en dépit de la mise en jeu de
mécanismes de thermorégulation plus efficaces [8]. C’est
pourquoi on peut supposer qu’en période de canicule pro-
longée, une bonne part des troubles cliniques et des décès
constatés est en partie imputable à un déséquilibre thermique irréversible.
Pour certains auteurs, l’exposition au froid perturbe davantage la structure du sommeil que l’exposition au chaud [9],
alors que dans le cas d’une exposition au froid modéré il a pu
être observé une augmentation du stade 4 sans modification
notable du sommeil paradoxal [10]. Par ailleurs, l’effet anesthésiant du froid intense s’ajoute à la déficience de la
thermorégulation et peut conduire rapidement à la mort.
Le bruit
Dans notre environnement quotidien, le bruit est produit par
une large variété de sources sonores parmi lesquelles les
transports occupent une part prépondérante. Le bruit des
avions, par exemple, est souvent incriminé de par sa spécificité et son impact important, alors qu’il est très circonscrit.
Le bruit des transports terrestres quant à lui est quasi
permanent et il touche des zones très étendues, notamment
urbaines.
Il est maintenant admis que le bruit auquel nous sommes
exposés dans notre vie quotidienne est à l’origine de plaintes
de mauvais sommeil, de la survenue de pathologies cardiovasculaires (hypertension et infarctus du myocarde), d’une
augmentation de la prise de certains médicaments et de
l’existence de symptômes ressemblant à l’insomnie [11]. Ces
effets sont majeurs en termes de santé publique.
La mise en évidence de la perturbation du sommeil implique
la survenue de modifications des valeurs habituelles des
indicateurs physiologiques sous l’effet du bruit et le retour
à la normale de ceux-ci en l’absence de ce dernier. Aux
modifications de ces indicateurs propres au sommeil, on
peut également associer les modifications des variables
physiologiques végétatives mesurées.
La réduction du temps de sommeil
Le temps total de sommeil peut être diminué par un allongement de l’endormissement, par des éveils nocturnes prolongés, ou encore par un éveil prématuré non suivi d’un
nouvel endormissement. Les éveils « intrasommeil » apparaissent dans tous les stades de sommeil avec des seuils
variables, mais, pour un stade donné, ces seuils d’éveil
diminuent au fur et à mesure que le temps cumulé de
sommeil augmente. De ce fait, lors des heures matinales,
les bruits ambiants peuvent plus facilement réveiller un
dormeur et l’empêcher de retrouver le sommeil. Ce réveil
prématuré peut être à l’origine d’une forte réduction du
temps de sommeil total.
301
A. Muzet
Les modifications de la structure interne du sommeil
Bon nombre des effets du bruit ne sont décelables qu’à l’aide
des enregistrements physiologiques pratiqués sur le dormeur. Sous l’effet du bruit, il peut survenir des changements
immédiats dans la structure interne du sommeil et notamment des changements de stades, qui se font toujours dans
le sens d’un allègement de celui-ci. Ces modifications ne sont
pas consciemment perçues par le dormeur et il faut utiliser
des enregistrements polygraphiques pour pouvoir les mettre
en évidence. Ces changements de stades (souvent accompagnés de mouvements corporels) se font au détriment des
stades de sommeil les plus profonds et au bénéfice des
stades de sommeil les plus légers. La quantité de sommeil
à ondes lentes peut être sensiblement réduite chez le jeune
dormeur soumis à des bruits au cours de son sommeil [12]. Il a
également été montré que la rythmicité interne du sommeil
paradoxal peut être notablement perturbée lors d’une exposition nocturne au bruit [13]. Ainsi, l’instabilité du sommeil
provoquée par le bruit entraı̂ne une fragmentation de sa
structure, et, par là-même, un amoindrissement de sa
qualité : caractéristiques que l’on peut retrouver, avec
une intensité variable, dans des cas d’insomnie chronique.
Les modifications végétatives
Les éveils nocturnes et les modifications de la structure
interne du sommeil ne sont pas les seuls effets liés à la
présence des bruits. Si, dans une population générale, les
éveils peuvent être obtenus pour des intensités de l’ordre de
55 dB(A) et plus, la perturbation d’une séquence normale de
sommeil peut apparaı̂tre pour des intensités comprises entre
45 et 55 dB(A). Notons que les valeurs recommandées par
l’OMS à l’intérieur de la chambre à coucher sont de
Laeq,8h = 30 dB et de LAmax = 45 dB [14]. Cependant, cela ne
signifie en aucune façon que pour des intensités maximales
inférieures à ces valeurs il n’existe plus d’effet visible du
bruit. Des réponses végétatives, telles que des modifications
du rythme cardiaque ou encore des phénomènes vasomoteurs, peuvent être observées pour des intensités de bruit
bien inférieures. Ces réponses végétatives ne présenteraient
en fait aucune conséquence particulière à long terme si elles
étaient susceptibles de disparaı̂tre avec le temps. Or, comme
nous le verrons un peu plus loin, il n’en est rien, et la
permanence de telles réponses végétatives sur des périodes
d’exposition très longues constitue un phénomène dont on
ne peut exclure, a priori, d’éventuelles conséquences cliniques à long terme sur l’organisme du dormeur.
Enfin, au cours du sommeil le bruit entraı̂ne des perturbations dans la régulation des systèmes cardiovasculaire et
302
respiratoire. Il provoque également des réponses motrices,
ou encore des modifications hormonales, notamment au
niveau des hormones du stress [11].
Les autres aspects des effets du bruit sur le sommeil
La sensibilité au bruit
Il existe peu de données sur les niveaux de bruit auxquels est
soumise la population générale au cours du sommeil.
Quelques enquêtes, toutefois, ont relevé la gêne exprimée
par les personnes exposées au bruit nocturne. Dans une étude
hollandaise réalisée en 2003 sur 2000 personnes, celles-ci
devaient noter la gêne attribuée au bruit sur une échelle
allant de 1 (pas de gêne) à 10 (gêne maximale). Les
personnes très gênées par le bruit (score allant de 8 à 10)
représentaient 25 % de l’échantillon, alors que dans une
enquête identique conduite en 1998, elles ne représentaient
que 17,5 % des personnes interrogées [15]. Ces résultats
montrent également que la gêne due au bruit nocturne
continue à progresser en dépit de l’attention accrue que lui
portent l’opinion et la force publiques. Les causes de gêne les
plus fréquemment citées dans cette étude étaient les bruits de
circulation routière, les bruits de voisinage, le bruit des
avions. . .
L’habituation au bruit
Un certain degré d’habituation aux conditions sonores
nocturnes existe, car il n’est pas rare de voir disparaı̂tre
progressivement les plaintes subjectives après plusieurs
jours ou semaines d’exposition au bruit. Cependant, cette
habituation de l’organisme reste incomplète et les réponses
végétatives observées au cours du sommeil (notamment les
effets cardiovasculaires) montrent que certaines fonctions
physiologiques du dormeur restent perturbées par la
répétition des perturbations sonores sur des durées
d’exposition très longues [16,17]. Cette non-habituation
physiologique au bruit est préoccupante, car on ne peut
négliger les effets possibles à long terme de la répétition,
nuit après nuit, des perturbations sonores sur la santé des
personnes exposées. Ainsi, les accélérations cardiaques,
initiées de façon réflexe et observées en réponse à la
plupart des bruits intenses, se répètent nuit après nuit et
sont toujours mesurables après des mois et des années
d’exposition au bruit, alors que les personnes exposées
disent souvent ne plus être gênées par le bruit.
Les groupes à risque
Une étude de Partinen et al. [18] portant sur plusieurs
populations de travailleurs montre que les perturbations du
sommeil sont plus fréquentes chez les travailleurs manuels
que parmi les professions libérales. Dans une étude très
détaillée portant sur 21 000 personnes, Ribet et Derriennic
[19] suggèrent que le travail posté, l’exposition aux vibrations,
les longues semaines de travail et la forte pression sur le lieu
de travail sont des facteurs de risque important en ce qui
concerne la mauvaise qualité du sommeil. La pression liée au
travail et particulièrement les pensées récurrentes concernant
ledit travail représentent des facteurs majeurs en termes de
perturbation du sommeil [20].
somnolence. Les troubles secondaires sont une diminution
des capacités d’attention ou de concentration, une baisse des
performances cognitives, une baisse de la vigilance, un état
déprimé ou un état d’irritation. Ce diagnostic est attribué à
moins de 5 % des patients des cliniques de sommeil. Ce
trouble peut survenir à n’importe quel âge, mais les personnes âgées ont plus de risque d’en être affectées.
Les travailleurs postés constituent vraisemblablement un
groupe à risque car leur sommeil est déjà profondément
perturbé par les décalages de leurs rythmes biologiques et la
réduction notable de sa durée journalière moyenne. Il est
également communément admis que l’habitat familial habituel n’est pas apte à protéger de façon adéquate le dormeur
des nuisances sonores diurnes.
Le problème dominant chez les travailleurs postés est la
perturbation du sommeil et cela concerne les trois-quarts
d’entre eux [21]. Le sommeil diurne des travailleurs postés est
raccourci d’une à quatre heures en moyenne et cela en dépit
d’un endormissement généralement rapide. Les plupart des
études montrent également que le sommeil diurne du travailleur de nuit est sensiblement plus long que le sommeil
diurne du travailleur posté [22]. Dans une étude plus récente,
il a été montré que les perturbations du sommeil diurne par
le bruit sont très certainement au moins équivalentes, si ce
n’est supérieures, à celles observées au cours du sommeil
nocturne. Cela tient au fait que la réactivité du dormeur
semble être constante, quel que soit le placement temporel
du sommeil, alors que le niveau et le nombre des bruits
perçus sont beaucoup plus importants le jour que la nuit [23].
De ce fait, il apparaı̂t important de considérer les travailleurs
de nuit permanents et les travailleurs postés comme constituant une population spécifique « à risque » en regard de leur
exposition au bruit.
Les principaux critères de l’insomnie sont : la difficulté
d’initier le sommeil, la difficulté de le maintenir, un éveil
précoce, ou un sommeil qui n’est pas récupérateur ou de
bonne qualité de façon chronique. Au moins l’une des
manifestations diurnes suivantes est associée à cette perturbation du sommeil :
une fatigue marquée ou un état de malaise ;
une dégradation de l’attention, de la concentration ou de
la mémoire ;
un comportement social inadéquat ou des performances
scolaires dégradées ;
une perturbation de l’humeur ou une grande irritabilité ;
une somnolence diurne ;
une diminution de la motivation, de l’énergie ou de la
capacité d’initiative,
une tendance à avoir des accidents sur le lieu de travail, à
la maison ou au volant ;
une tension nerveuse, des maux de tête ou des troubles
gastro-intestinaux comme conséquences du manque de
sommeil ;
une préoccupation ou des soucis au sujet de son sommeil.
Les symptômes et les conséquences diurnes de l’insomnie
sont très proches de ceux dont souffrent les personnes dont
le sommeil est perturbé par le bruit ou par des conditions
thermo-hygrométriques ambiantes extrêmes. Une différence essentielle les sépare cependant : les insomniaques
sont le plus souvent des personnes qui sont suivies médicalement et à qui il est souvent proposé un traitement
symptomatique. Il n’en est pas de même pour les personnes
dont le sommeil est perturbé par des facteurs environnementaux et cela est souhaitable. Il est préférable de réduire
ou d’annuler les perturbations à la source plutôt que de
proposer un « masquage » de celles-ci par l’administration
d’un traitement pharmacologique.
L’insomnie due aux facteurs
environnementaux et ses conséquences
en termes de santé
Les troubles du sommeil sont décrits et classés dans l’International Classification of Sleep Disorders (ICSD) [24]. Les
perturbations du sommeil par le bruit y sont ainsi classées
parmi les environmental sleep disorders. Selon les critères
décrits dans l’ICSD, un trouble environnemental du sommeil
est une perturbation du sommeil provoquée par un facteur
physique de l’environnement qui entraı̂ne une plainte de
type insomnie ou encore une fatigue diurne accompagnée de
Est-ce une forme particulière d’insomnie ?
Les conséquences de la perturbation du sommeil
sur la santé
Il est évident que les causes d’un déficit chronique de sommeil
sont multiples. On parle de manque de sommeil lorsque la
303
A. Muzet
durée de sommeil est inférieure aux sept à huit heures par
nuit qui constituent la moyenne de base chez l’adulte. Le
principal symptôme de ce manque de sommeil est la somnolence diurne excessive, mais également une humeur dépressive, une mémoire dégradée ou un manque de concentration
[25]. Le déficit chronique de sommeil peut avoir de sérieuses
conséquences en matière de santé, de performances cognitives et de sécurité. Ce déficit devient un problème encore plus
préoccupant quand la personne avance en âge. Des études
récentes montrent qu’au moins 18 % de la population adulte
sont en déficit chronique de sommeil [26].
Les conséquences médicales de l’insomnie sont multiples.
Elles comprennent notamment les troubles cardiovasculaires, respiratoires, gastro-intestinaux, rénaux et musculaires.
Les insomniaques ont deux fois plus de risques de maladies
cardiaques ischémiques que les bons dormeurs [27] et ils
présentent également souvent des perturbations de leur
système immunitaire [28]. On considère par ailleurs que le
manque chronique de sommeil a une grande influence sur
les régulations métaboliques et endocriniennes [29] et qu’il
contribue notablement aux risques cardiovasculaires.
Conclusion
Le dormeur reste soumis aux influences de son environnement physique, même si ses capacités de perception consciente sont fortement amoindries. Les conséquences de tels
effets dépendent bien entendu de l’importance des perturbations subies et du contexte particulier dans lequel se
trouve la personne exposée. Assurer un bon sommeil, tant
au niveau de sa durée que de son pouvoir récupérateur, c’est
aussi veiller à ce qu’aucune perturbation ne soit provoquée
par des facteurs physiques ambiants. Le respect de quelques
règles simples visant à assurer un environnement neutre au
dormeur peut aussi constituer le premier pas dans le traitement de certains troubles du sommeil dont on reconnaı̂t
l’impact en termes de santé publique.
Références
1. Ancoli-Israel S, Roth T. Characteristics of insomnia in the United
States: results of the 1991 National Sleep Foundation Survey.
Sleep 1999;22:S347–53.
2. Malkin VB, Danilin VP, Landukhova NF. Sleep changes during
adaptation to high-altitude hypoxia. Human Physiology
1980;6:154–9.
3. White DP, Gleeson K, Pickett CK, et al. Altitude acclimatization:
influence on periodic breathing and chemoresponsiveness
during sleep. Journal of Applied Physiology 1987;63:401–12.
304
4. Karacan I, Thornby JI, Anch AM, et al. Effects of high ambient
temperature on sleep in young men. Aviation Space & Environmental Medicine 1978;49:855–60.
5. Muzet A, Libert JP, Candas V. Ambient temperature and human
sleep. Experientia 1984;40:425–9.
6. Glotzbach SF, Heller HC. Central nervous regulation of body
temperature during sleep. Science 1976;194:537–9.
7. Kendel K, Schmidt-Kessen W. The influence of room temperature on night sleep in man (polygraphic night-sleep recordings
in the climatic chamber). In: Levin P, Koella WP, editors. Sleep.
Basel: Karger S; 1973. p. 423–5.
8. Libert JP, Di Nisi J, Fukuda H, et al. Effect of continuous heat
exposure on sleep stages in humans. Sleep 1988;11:195–209.
9. Haskell EH, Palca JW, Walker JM, et al. The effects of high and
low ambient temperatures on human sleep stages. Electroencephalography & Clinical Neurophysiology 1981;51:494–
501.
10. Sewitch DE, Kittrell EMW, Kupfer DJ. Body temperature and
sleep architecture in response to a mild cold stress in women.
Physiology & Behavior 1986;36:951–7.
11. Muzet A. Environmental noise, sleep and health. Sleep Medicine Reviews 2007;11:135–42.
12. Carter NL. Transportation noise, sleep, and possible aftereffects. Environment International 1996;22:105–16.
13. Naitoh P, Muzet A, Lienhard JP: Effects of noise and elevated
temperature on sleep cycle. In: Proceedings 2nd International
Congress of Sleep Research 1975; Edimburgh.
14. WHO. Noise and health 2000. WHO Local authorities. Health
and environment: Geneva.
15. Van Dongen JEF. Hinder door milieufactoren en de beoordeling
van de leefomgeving in Nederland. 2004. RIVM, Bilthoven,
TNO-INRO, Delft.
16. Muzet A, Ehrhart J, Eschenlauer R, et al. Habituation and age
differences of cardiovascular responses to noise during sleep.
In: Sleep. Basel: Karger; 1980. p. 212–5.
17. Vallet M, Gagneux JM, Clairet JM, et al. Heart rate reactivity to
aircraft noise after a long term exposure. In: Rossi G, editor.
Noise as a public health problem. Milano: Centro Ricerche E
Studi Amplifon; 1983. p. 965–71.
18. Partinen M, Eskelinen L, Tuomi K. Complaints of insomnia in
different occupations. Scandinavian Journal of Work Environment and Health 1984;10:467–9.
19. Ribet C, Derriennic F. Age, working conditions, and sleep disorders: a longitudinal analysis in the French cohort.. Enquête
Santé Travail et Vieillissement (ESTEV) 1999;22:491–504.
20. Åkerstedt T, Fredlund P, Gillberg M, et al. Work load and work
hours in relation to disturbed sleep and fatigue in a large
representative sample. Journal of Psychosomatic Research
2002;53:585–8.
21. Åkerstedt T. Sleepiness as a consequence of shift work. Sleep
1988;11:17–34.
22. Kripke DF, Cook B, Lewis OF. Sleep of night workers: EEG
recordings. Psychophysiology 1971;7:377–84.
23. Nicolas A, Bach V, Tassi P, et al. Electroencephalogram and
cardiovascular responses to noise during daytime sleep in
shiftworkers. European Journal of Applied Physiology
1993;66:76–84.
24. American Academy of Sleep Medicine. In: International Classification of Sleep Disorders. Diagnostic and coding manual2nd
edition, Illinois: Westchester; 2005.
25. Dinges D. The state of sleep deprivation: from functional
biology to functional consequences. Sleep Medicine Reviews
2006;10:303–5.
26. Strine TW, Chapman DP. Associations of frequent sleep insufficiency with health-related quality of life and health behaviors. Sleep Medicine 2005;6:23–7.
27. Hyyppa MT, Kronholm E. Quality of sleep and chronic illness.
Journal of Clinical Epidemiology 1989;42:633–8.
28. Irwin M, Fortner M, Clark C. Reduction of natural killer cell
activity in primary insomnia and in major depression. Sleep
Research 1995;24:256.
29. Spiegel K, Leproult R, Van Cauter E. Impact of sleep debt on
metabolic and endocrine function. Lancet 1999;354:1435–9.
305
CIRCADIAN RHYTHM SLEEP DISORDERS
Table 1—Levels of Evidence:
Practice Parameters for the Clinical Evaluation and Treatment of Circadian
Rhythm Sleep Disorders
Level
1
Risk/ Assessment
Validating1 cohort with well-validated reference standards2
2
Smaller or “exploratory” cohort study or one that has
incompletely validated reference standards2
3
4
Case control study or cross-sectional survey
Case series (and poor quality cohort and case control studies)
An American Academy of Sleep Medicine Report
Timothy I. Morgenthaler, MD1; Teofilo Lee-Chiong, MD2; Cathy Alessi, MD3; Leah Friedman, PhD4; R. Nisha Aurora, MD5; Brian Boehlecke, MD6; Terry Brown, DO7;
Andrew L. Chesson Jr., MD8; Vishesh Kapur, MD, MP9; Rama Maganti, MD10; Judith Owens, MD11; Jeffrey Pancer, DDS12; Todd J. Swick, MD13; Rochelle Zak, MD5;
Standards of Practice Committee of the AASM
1
Mayo Sleep Disorders Center, Mayo Clinic, Rochester, MN; 2National Jewish Medical and Research Center, Denver, CO; 3UCLA/Greater Los Angeles
VA Healthcare System, Sepulveda, CA; 4Department of Psychiatry, Stanford University School of Medicine, Stanford, CA; 5Center for Sleep Medicine,
Mount Sinai Medical Center, New York, NY; 6University of North Carolina, Chapel Hill, NC; 7St. Joseph Memorial Hospital, Sleep Disorders Center,
Murphysboro, IL; 8Neurology Department, Louisiana State University Medical Center, Shreveport, LA; 9University of Washington, Sleep Disorders
Center at Harborview, Seattle, WA; 10Department of Neurology, Barrow Neurological Institute, Phoenix , AZ; 11Department of Pediatrics/Ambulatory
Pediatrics, Rhode Island Hospital, Providence, RI; 12Toronto, Ontario, Canada; 13The Methodist Neurological Institute, The Methodist Hospital,
Houston, TX
phase markers are useful to determine circadian phase and confirm the
diagnosis of FRD in sighted and unsighted patients but there is insufficient evidence to recommend their routine use in the diagnosis of SWD,
JLD, ASPD, DSPD, or ISWR (Option). Additionally, actigraphy is useful as an outcome measure in evaluating the response to treatment for
CRSDs (Guideline). A range of therapeutic interventions were considered
including planned sleep schedules, timed light exposure, timed melatonin
doses, hypnotics, stimulants, and alerting agents. Planned or prescribed
sleep schedules are indicated in SWD (Standard) and in JLD, DSPD,
ASPD, ISWR (excluding elderly-demented/nursing home residents), and
FRD (Option). Specifically dosed and timed light exposure is indicated
for each of the circadian disorders with variable success (Option). Timed
melatonin administration is indicated for JLD (Standard); SWD, DSPD,
and FRD in unsighted persons (Guideline); and for ASPD, FRD in sighted
individuals, and for ISWR in children with moderate to severe psychomotor retardation (Option). Hypnotic medications may be indicated to promote or improve daytime sleep among night shift workers (Guideline) and
to treat jet lag-induced insomnia (Option). Stimulants may be indicated to
improve alertness in JLD and SWD (Option) but may have risks that must
be weighed prior to use. Modafinil may be indicated to improve alertness
during the night shift for patients with SWD (Guideline).
Keywords: Circadian, light therapy, melatonin, naps, jet lag, shift work
Citation: Morgenthaler TI; Lee-Chiong T; Alessi C; Friedman L; Aurora N;
Boehlecke B; Brown T; Chesson AL; Kapur V; Maganti R; Owens J; Pancer J; Swick TJ; Zak R; Standards of Practice Committee of the AASM.
Practice Parameters for the Clinical Evaluation and Treatment of Circadian Rhythm Sleep Disorders. SLEEP 2007;30(11):1445-1459.
The expanding science of circadian rhythm biology and a growing literature
in human clinical research on circadian rhythm sleep disorders (CRSDs)
prompted the American Academy of Sleep Medicine (AASM) to convene
a task force of experts to write a review of this important topic. Due to the
extensive nature of the disorders covered, the review was written in two
sections. The first review paper, in addition to providing a general introduction to circadian biology, addresses “exogenous” circadian rhythm sleep
disorders, including shift work disorder (SWD) and jet lag disorder (JLD).
The second review paper addresses the “endogenous” circadian rhythm
sleep disorders, including advanced sleep phase disorder (ASPD), delayed sleep phase disorder (DSPD), irregular sleep-wake rhythm (ISWR),
and the non–24-hour sleep-wake syndrome (nonentrained type) or freerunning disorder (FRD). These practice parameters were developed by
the Standards of Practice Committee and reviewed and approved by the
Board of Directors of the AASM to present recommendations for the assessment and treatment of CRSDs based on the two accompanying comprehensive reviews. The main diagnostic tools considered include sleep
logs, actigraphy, the Morningness-Eveningness Questionnaire (MEQ),
circadian phase markers, and polysomnography. Use of a sleep log or
diary is indicated in the assessment of patients with a suspected circadian rhythm sleep disorder (Guideline). Actigraphy is indicated to assist in
evaluation of patients suspected of circadian rhythm disorders (strength
of recommendation varies from “Option” to “Guideline,” depending on the
suspected CRSD). Polysomnography is not routinely indicated for the
diagnosis of CRSDs, but may be indicated to rule out another primary
sleep disorder (Standard). There is insufficient evidence to justify the use
of MEQ for the routine clinical evaluation of CRSDs (Option). Circadian
1.0 INTRODUCTION
Disclosure Statement
This is not an industry supported study. The authors have indicated no financial conflicts of interest.
THIS PRACTICE PARAMETER PAPER IS WRITTEN AS A
COMPANION ARTICLE TO THE TWO ACCOMPANYING
REVIEW ARTICLES ON CIRCADIAN RHYTHM SLEEP disorders (CRSDs) authored by a task force of experts convened
by the American Academy of Sleep Medicine (AASM).1,2 The
companion review papers summarize the peer-reviewed scientific
literature published through October 2006. The authors of the review papers evaluated the evidence presented by the reviewed
studies according to the Oxford System for Evidence-Based Medicine3 http://www.cebm.net/index.aspx?o=1025. Using this infor-
Submitted for publication August, 2007
Accepted for publication August, 2007
Address correspondence to: Standards of Practice Committee, American
Academy of Sleep Medicine, One Westbrook Corporate Center, Suite 920,
Westchester IL 60154, Tel: (708) 492-0930, Fax: (780) 492-0943, E-mail:
[email protected]
SLEEP, Vol. 30, No. 11, 2007
1445
Practice Parameters for the Clinical Evaluation of CRSD—Morgenthaler et al
Treatment
High quality randomized controlled trial (RCT) on well-characterized subjects or patients
Cohort study or flawed clinical trial (e.g., small N, blinding not
specified, possible non-random assignment to treatment, incompletely validated reference standards2)
Case control study
1. Validating studies test the quality of a specific diagnostic test, based on prior evidence.
2. Reference standards: PSG, sleep logs, actigraphy, phase markers, validated self-reports.
Oxford levels adapted from Sackett8
mation and a system described by Eddy4 (i.e., Standard, Guideline, or Option), the Standards of Practice Committee (SPC) and
Board of Directors of the AASM determined levels of treatment
recommendation presented in the practice parameters below. The
purpose of the present document is to provide evidence-based recommendations for the assessment and treatment of CRSDs.
Due to the large volume of relevant literature, the review was
divided into two papers. One discussed shift work disorder (SWD)
and jet lag disorder (JLD), both of which are thought to be related
to exogenously determined alterations in the timing of sleep and
wakefulness rather than disturbances of the endogenous circadian
system itself. A second paper discussed circadian rhythm sleep
disorders that are considered to result from a primary endogenous
cause, including advanced sleep phase disorder (ASPD), delayed
sleep phase disorder (DSPD), free-running disorder (FRD), and
irregular sleep-wake rhythm disorder (ISWR). The categorization
of CRSDs in the two review papers and this practice parameter paper follows the classification provided by the International Classification of Sleep Disorders, 2nd edition (ICSD-2),5 with some
simplification of terminology. We acknowledge that while the disorders are classified as endogenous or exogenous, the physiologic
underpinnings of each disorder are not so surgically separated. In
reality, combinations of endogenous and exogenous factors lead
to the manifestations of each disorder.
Based upon the accompanying review papers and systematic
grading of this evidence, members of the SPC developed these
practice parameters as a guide to the appropriate assessment and
treatment of CRSDs. The task force did not intensively review
the role of actigraphy in the diagnosis of CRSDs since a recently
published updated practice parameter paper addresses the use of
actigraphy.6 To provide a succinct yet comprehensive parameter
paper, key recommendations from the recently published actigraphy parameter paper regarding the use of actigraphy in CRSDs
are repeated here. In addition, where appropriate, recommendations regarding the use of light therapy in the treatment of CRSDs
are presented here as an update of the prior practice parameter
paper on the use of light therapy.7
and is described in detail in the review paper.1 Abstracts of these
articles were reviewed by task force members to determine if they
met inclusion criteria. Initial data extraction, preliminary evidence
grading in accordance with the standards in Table 1, and initial data
entry into evidence tables were performed by professionals contracted by the SPC to expedite the review process. All evidence
table entries were reviewed by at least one other task force member.
Thus, all evidence grading was performed by independent review
of the article by a minimum of two experts–one, a professional experienced in the evidence review process, and the other a content
expert. Areas of disagreement were addressed, and if needed, the
chair of the task force arbitrated the final decision on evidence level. Final summaries of information from included articles are listed
in an evidence table available at http://www.aasmnet.org/.
On the basis of these reviews and noted references, the Standards of Practice Committee of the American Academy of Sleep
Medicine (AASM), in conjunction with specialists and other interested parties, developed the recommendations included in this
practice parameters paper related to the evaluation and therapy
of CRSDs.
In most cases, the strength of the recommendation is based on
evidence from studies published in peer-reviewed journals that
were evaluated as noted in the evidence table of the companion
review papers. However, when scientific data were absent, insufficient, or inconclusive, the recommendations are based upon
consensus after review and discussion by the SPC. Those recommendations for which consensus formed the main basis for the
recommendation are specifically indicated.
The Board of Directors of the AASM approved these recommendations. All authors of the accompanying review paper, members of Standards of Practice Committee, and the AASM Board of
Directors completed detailed conflict-of-interest statements.
These practice parameters define principles of practice that
should meet the needs of most patients in most situations. These
guidelines should not, however, be considered inclusive of all proper methods of care or exclusive of other methods of care reasonably
expected to obtain the same results. The ultimate judgment regarding appropriateness of any specific therapy must be made by the
clinician and patient, in light of the individual circumstances presented by the patient, available diagnostic tools, accessible treatment options, resources available, and other relevant factors.
The AASM expects these guidelines to have a positive impact on
professional behavior, patient outcomes, and possibly, health care
costs. These practice parameters reflect the state of knowledge at
the time of development and will be reviewed, updated, and revised
2.0 METHODS
The SPC of the AASM commissioned content experts in circadian rhythm sleep disorders in 2005 to review and grade evidence in
the peer-reviewed scientific literature regarding the assessment and
treatment of circadian rhythm disorders. An extensive review designed to find relevant published evidence retrieved 2084 articles,
SLEEP, Vol. 30, No. 11, 2007
1446
Table 2— AASM Levels of Recommendations
Strength of Recommendation
Standard
Table 3— Summary of Recommendations
Definition
This is a generally accepted patient-care strategy that reflects a high degree of clinical certainty.
The term standard generally implies the use of Level 1 Evidence, which directly addresses the
clinical issue, or overwhelming Level 2 Evidence.
This is a patient-care strategy that reflects a moderate degree of clinical certainty. The term guideline implies the use of Level 2 Evidence or a consensus of Level 3 Evidence.
This is a patient-care strategy that which reflects uncertain clinical use. The term option implies
either inconclusive or conflicting evidence or conflicting expert opinion.
Evaluation Tools
Shift Work
Disorder
Jet Lag
Disorder
Advanced Sleep
Phase Disorder
Delayed Sleep
Phase Disorder
Free Running
Disorder
Irregular SleepWake Rhythm
Polysomnography
Not Routinely
Indicated
(Standard)
Not Routinely
Indicated
(Standard)
Not Routinely
Indicated
(Standard)
Not Routinely
Indicated
(Standard)
Not Routinely
Indicated
(Standard)
Not Routinely
Indicated
(Standard)
MorningnessEveningness
Questionnaire
(MEQ)
Insufficient
evidence to
recommend
(Option)
Insufficient
evidence to
recommend
(Option)
Insufficient
evidence to
recommend
(Option)
Insufficient
evidence to
recommend
(Option)
Insufficient
evidence to
recommend
(Option)
Insufficient
evidence to
recommend
(Option)
Circadian phase
markers
Insufficient
evidence to
recommend
(Option)
Insufficient
evidence to
recommend
(Option)
Insufficient
evidence to
recommend
(Option)
Insufficient
evidence to
recommend
(Option)
Indicated
(Option)
Insufficient
evidence to
recommend
(Option)
Information regarding evidence for utility of MEQ in specific
CRSDs is discussed under the disorder headings in the section
below.
Actigraphy for
diagnosis
Indicated
(Option)
Indicated
(Guideline)
Indicated
(Guideline)
Indicated
(Option)
Indicated
(Option)
The following recommendations reflect the evidence regarding
the diagnosis and treatment of CRSDs in clinical practice obtained
from the two accompanying reviews. For brevity, the findings and
recommendations are summarized in Table 3. Specific details are
reviewed in the practice parameters below.
Not routinely
indicated
(Option)
3.1.5 Circadian phase markers are useful to determine circadian
phase and confirm the diagnosis of FRD in sighted and unsighted
patients but there is insufficient evidence to recommend their routine
use in the diagnosis of SWD, JLD, ASPD, DSPD, or ISWR. (Option)
Actigraphy for
response to
therapy
Indicated
(Guideline)
Indicated
(Guideline)
Indicated
(Guideline)
Indicated
(Guideline)
Indicated
(Guideline)
Indicated
(Guideline)
3.1 General Recommendations for Evaluation of Circadian Rhythm
Sleep Disorders
Information regarding evidence for specific CRSDs is discussed under the disorder headings in the section below.
Sleep log or
diary
Indicated
(Guideline)
Indicated
(Guideline)
Indicated
(Guideline)
Indicated
(Guideline)
Indicated
(Guideline)
Indicated
(Guideline)
3.1.1 Use of a sleep log or diary is indicated in the assessment of
patients with a suspected CRSD. (Guideline)
3.1.6 Polysomnography is indicated to rule out another primary
sleep disorder in patients with symptoms suggestive of both a
CRSD and another primary sleep disorder, but is not routinely
indicated for the diagnosis of CRSDs. (Standard)
Therapy
Planned Sleep
Schedules
Indicated
(Standard)
Indicated
(Option)
Indicated
(Option)
Indicated
(Option)
Indicated
(Option)
Mixed modality
indicated (Option/
Guideline)*
Timed Light
Exposure
Indicated
(Guideline)
Indicated
(Option)
Indicated
(Option)
Indicated
(Guideline)
Indicated
(Option)
Indicated
(Option)
Timed Melatonin
Administration
Indicated
(Guideline)
Indicated
(Standard)
Indicated
(Option)
Indicated
(Guideline)
Indicated Sighted
(Option)
Indicated Unsighted
(Guideline)
Indicated
for certain
population#
(Option)
Hypnotics
Indicated
(Guideline)
Indicated
(Option)
-
Not Recommended
(Option)
-
-
Stimulants
Indicated Caff
(Option)
Indicated
(Option)
-
-
-
-
Alerting Agents9
Indicated
(Guideline)
-
-
-
-
-
Guideline
Option
as new information becomes available. Each article entered in the
evidence tables of the companion review paper was evaluated using the Standards of Practice Committee’s levels of evidence (Table
1). This evidence is used to support the strength of the recommendations (Table 2) in this paper. Square-bracketed numbers in this
paper refer to sections, tables, or references in the accompanying
review papers. Other citations, noted by superscripted numbers, refer to the reference list at the end of this paper.
dence that changes in actigraphy measures are in agreement with
other outcome measures in the assessment of response to intervention in patients with CRSDs.
3.1.4 There is insufficient evidence to recommend the routine use
of the Morningness-Eveningness Questionnaire (MEQ) for the
clinical evaluation of CRSDs. (Option)
3.0 RESULTS AND RECOMMENDATIONS
This recommendation was determined by inclusion of the use
of sleep logs in the International Classification of Sleep Disorders, 2nd Edition (ICSD-2)5 diagnostic criteria for all CRSDs except jet lag. This recommendation was additionally supported by
consensus opinion of the AASM SPC committee.
This recommendation reiterates the recently updated practice
parameter paper on the indications for polysomnography and
related procedures.10 Polysomnography may be indicated when
considering a diagnosis of a CRSD to exclude other potential
causes for sleep related complaints. For example, shift workers
with hypersomnia may have both suspected obstructive sleep
apnea and clinical characteristics consistent with shift work disorder. In this event, PSG is indicated to evaluate and establish
appropriate therapy for OSA.
3.1.2 Actigraphy is indicated to assist in evaluation of patients
suspected of CRSDs, including irregular sleep-wake disorder
(ISWR), free-running disorder (FRD) (with or without blindness)
(Option), and in advanced sleep phase disorder (ASPD), delayed
sleep phase disorder (DSPD), and shift work disorder (SWD).
(Guideline)
3.2 Recommendations for Evaluation and Treatments of Circadian
Rhythm Sleep Disorders
This recommendation reiterates the recently updated practice parameter paper on the use of actigraphy.6 Here, we indicate specific
disorders. There is generally good agreement among studies showing that actigraphy data correlate with polysomnography (when
used), sleep logs, and markers of circadian phase in patients with
circadian rhythm sleep disorders, with the conditions indicated.
3.2.1 Shift Work Disorder
Shift work refers to non-standard work schedules, including
permanent or intermittent night work, early morning work, and
rotating schedules. An estimated 20% of U.S. workers are involved in some form of shift work. The percentage of workers
who meet criteria for the diagnosis of shift work disorder (SWD)
(i.e., development of sleep disturbances and impairment of waking alertness and performance) is unclear, and there appear to
be individual differences in susceptibility to SWD (phase tolerance).
3.1.3 Actigraphy is useful as an outcome measure in evaluating
the response to treatment for CRSDs. (Guideline)
This recommendation is unchanged from the recently updated
practice parameter paper on the use of actigraphy.6 This prior
practice parameter paper and accompanying review provided eviSLEEP, Vol. 30, No. 11, 2007
1447
* Mixed modality therapy may be effective in elderly-demented/Nursing Home ISWR patients (Guideline) or those with moderate to severe mental
retardation (Option)
#Timed melatonin may be effective in those with moderate to severe mental retardation, but is not recommended at present for elderly-demented/
Nursing Home patients (Option)
Caff = caffeine; Sighted=sighted persons; Unsighted=unsighted persons; - = no recommendation formulated due to lack of evidence.
SLEEP, Vol. 30, No. 11, 2007
1448
3.2.1.1 Both the Morningness-Eveningness Questionnaire (MEQ)
and measurement of circadian phase markers (e.g., core body
temperature nadir or timing of melatonin secretion) are at present
of unproved usefulness in evaluation of patients with suspected
SWD. [6.3.2; 6.3.5] (Option)
shift improved daytime sleep quality and duration, caused a shift
in circadian phase in some but not all subjects, but failed to enhance alertness at night. Melatonin doses in these studies ranged
from 0.5 to 10 mg. From these data, effectiveness did not appear
to correlate with dosage strength or form. However, both level 1
simulation studies showed a positive effect on sleep quality and
used dosages ranging from 1.8 to 3 mg.
One level 3 study11 showed that the Morningness-Eveningness
Questionnaire (MEQ) score did not reliably predict an individual’s adaptability to perform shift work. Another level 312 study
demonstrated that morning-type individuals may be significantly
sleepier than evening-type persons during simulated night shift
work. One level 213 and two level 314,15 studies have utilized timing of melatonin rhythm (urinary aMT6s, DLMO) to evaluate
phase shift among night shift workers; results from these studies
have varied ranging from an absence of phase shifts to complete
adaptation. Using mathematical de-masking algorithms, core
body temperature minimum (CBTmin) has been used in several
simulated shift work studies to evaluate phase shifting;16-20 its application in the field appears limited. While these measures have,
for the most part, been used in simulated shift work studies, there
are no trials evaluating the diagnostic accuracy of these tests in
clinical practice.
3.2.1.5 Hypnotic medications may be used to promote daytime
sleep among night shift workers. Carryover of sedation to
the nighttime shift with potential adverse consequences for
nighttime performance and safety must be considered. [6.4.2.3]
(Guideline)
This recommendation is based on both night shift simulation
experiments (two level 1 studies using triazolam39,40 and one
level 2 study of temazepam41) and night shift field investigations (one level 142 and one level 243 study of zopiclone, and
one level 344 study of triazolam). These studies have generally
demonstrated improvements in the duration and quality of daytime sleep compared to controls but without consistent effects
on objective measures of nighttime alertness. Although the evidence for a positive effect on daytime sleep is strong (favoring
a “Standard” strength recommendation), the balance of risk and
benefit for shift workers is less clear. The clinician should consider that such medications might worsen other coexisting sleep
conditions such as sleep related breathing disorders, and take
care to individualize therapy and monitor for adverse effects by
close follow-up.
3.2.1.2 Planned napping before or during the night shift is
indicated to improve alertness and performance among night shift
workers. [6.4.1] (Standard)
21
22,23
24
25
one level 3, and one level 4
One level 1, two level 2,
studies utilizing both shift work laboratory simulation and field
investigations have shown that napping, including early pre-shift
sleep periods, increased alertness and vigilance, improved reaction times, and decreased accidents during night shift work, without affecting post-shift daytime sleep.
3.2.1.6 Modafinil is indicated to enhance alertness during the night
shift for SWD. [6.4.2.4] (Guideline)
Caffeine is indicated to enhance alertness during the night shift
for SWD. [6.4.2.4] (Option)
3.2.1.3 Timed light exposure in the work environment and light
restriction in the morning, when feasible, is indicated to decrease
sleepiness and improve alertness during night shift work. [6.4.2.1]
(Guideline)
Studies (field or simulated shift work) using psychostimulants,
such as modafinil (two level 1)9,45 caffeine (one level 1),21 and
methamphetamine (one level 2)46 for SWD have demonstrated efficacy in countering sleepiness and improving psychomotor performance during the night shift compared to placebo. Modafinil
and caffeine in medical doses have established safety records, so
in most cases when enhanced alertness is necessary, the benefits
outweigh the risks for this application. However, the practitioner
needs to take care when using alerting or stimulant agents that
they do not impair daytime sleep periods. Furthermore, although
methamphetamine has also been shown to have efficacy in improving sleepiness, the evidence is less strong, and chronic use of
methamphetamine can be associated with significant abuse liability. Finally, stimulants have not been shown to be a safe substitute
for adequate sleep.
One level 226, five level 311,27-30 and one level 431 studies, utilizing different light intensities (2,350 to 12,000 lux) administered
in various schedules (20 minutes during breaks; four 20-minute
periods throughout the night shift; 30 minute exposures; at least
50% of the shift; during the first half of the shift; or as long as possible during the shift; and with or without restriction of daytime
light exposure using goggles) have demonstrated subjective improvements in work time performance tasks, alertness, and mood
compared to ordinary light exposure. Some studies, but not others, have also shown shifts in certain phase markers of circadian
rhythms (e.g., salivary melatonin, CBTmin), and improvements
in daytime sleep.
3.2.2 Jet Lag Disorder
3.2.1.4 Administration of melatonin prior to daytime sleep is
indicated to promote daytime sleep among night shift workers.
[6.4.2.2] (Guideline)
Jet lag disorder (JLD) is a temporary circadian rhythm disorder
related to travel across time zones in which there is a misalignment between the timing of the sleep and wake cycles generated
by the endogenous circadian clock and that required in the new
time zone. Associated symptoms occur within one to two days
after travel, and include a complaint of insomnia or excessive
32,33
shift work simulation studies, as
Results from two level 1
well as one level 1,34 three level 235-37 and one level 338 field studies among night workers were analyzed. Compared to placebo,
melatonin administration prior to daytime sleep after night work
SLEEP, Vol. 30, No. 11, 2007
1449
daytime sleepiness and may also include general malaise, somatic
symptoms, or other impairments of daytime function.
because the regimen requires significant diligence on the part of
the patient.
3.2.2.1 There is insufficient evidence to recommend the routine
use of actigraphy, polysomnography, or measurement of circadian
phase markers in the evaluation of jet lag disorder. [7.3] (Option)
3.2.2.4 Melatonin administered at the appropriate time is indicated
to reduce symptoms of jet lag and improve sleep following travel
across multiple time zones. [7.4.2.2] (Standard)
The diagnosis of JLD is made based on subjective complaints
in the context of travel across multiple time zones.5 As described
in the accompanying review paper, only one questionnaire (Columbian Jet Lag Scale) designed to assess the presence and severity of JLD has been validated (level 1).47 This questionnaire is not
yet used routinely in clinical settings. Actigraphy has been used in
several studies of JLD, but only one study attempted to validate
actigraphy as a measure of JLD-related changes in the rest-activity cycle (level 1).48 Polysomnography has been primarily used in
the laboratory setting in studies of simulated JLD, and is generally
not felt to be practical in the clinical evaluation of JLD. Circadian
phase markers (including skin and core body temperature; salivary and urinary melatonin; salivary, urinary and plasma cortisol;
and plasma growth hormone and thyroid stimulating hormone
levels) have been used in studies of JLD, generally as measures
of phase response to treatments. However, the role of circadian
markers in clinical practice is unclear.
The accompanying review identified 12 double-blind, placebo-controlled field trials of melatonin. The dose of melatonin
ranged from 0.5 to 10 mg, administered at bedtime, for up to
3 days prior to departure and up to 5 days upon arrival at the
destination. Two level 152,53and four level 254-57 studies demonstrated improvement in JLD symptoms with melatonin administration. Conversely, one level 147 study did not demonstrate
improvement in JLD symptoms with melatonin, and another
level 258 study found melatonin was more effective than placebo
during the first 3 days post-travel, but after 3 additional days
melatonin lost its advantage. Four level 152,53,59,60 and one level
261 studies found that melatonin administered following travel
improves the duration and quality of sleep, based on both subjective and objective measures of sleep. In addition, one level 2
study62 found that melatonin accelerated entrainment of cortisol
rhythms to the new time zone, and another level 2 study61 found
that melatonin accelerated circadian entrainment based on oral
temperature rhythms.
Although the majority of studies involved use of melatonin for
eastward travel, two level 2 studies56,57 found improvements in
JLD scores and sleep in participants after westward travel crossing 12 or more time zones.
The most effective dose of melatonin for JLD is unclear. One
level 1 study53 found 5 mg immediate-release melatonin to be
more effective at relieving symptoms of JLD compared to a 2 mg
slow-release formulation, but it was only marginally more effective than a 0.5 mg immediate-release formulation. These results
suggest that immediate-release formulations in doses of 0.5 to
5 mg may be effective at relieving JLD symptoms. Melatonin
preparations are not regulated by the Food and Drug Administration. However, the medical literature has not produced evidence
of significant risk derived from its use. Thus, the benefits are well
supported, and the risks seem low.
3.2.2.2 When time at destination is expected to be brief (i.e.,
two days or less), keeping home-based sleep hours, rather than
adopting destination sleep hours, may reduce sleepiness and jet
lag symptoms. [7.4.1] (Option)
One level 2 study compared keeping home-base sleep hours
versus adopting destination sleep hours during a two-day layover
after a 9-hour westward flight, and found that the group that kept
home-base sleep hours experienced less sleepiness and jet lag
symptoms.49 However, in that study, keeping home-base sleep
hours was associated with a longer awake period from last layover sleep to first recovery sleep following the return flight, and
one third of subjects expressed a preference for adopting destination sleep hours.
3.2.2.3 The combination of morning exposure to bright light and
shifting the sleep schedule one hour earlier each day for three
days prior to eastward travel may lessen symptoms of jet lag.
[7.4.2.1] (Option)
3.2.2.5 Short-term use of a benzodiazepine receptor agonist
hypnotic is indicated for the treatment of jet lag-induced insomnia,
but potential adverse effects must be considered, and effects on
daytime symptoms of jet lag disorder have not been adequately
addressed. [7.4.2.3] (Option)
In one level 2 simulation study, subjects were phase shifted in
the laboratory in anticipation of eastward travel by the combination of adjusting their sleep schedule one hour earlier per day
for three days, plus 3.5 hours of bright light (>3000 lux) exposure (continuously or intermittently), resulting in DLMO phase
advance with both bright light conditions and fewer JLD symptoms in the continuous bright light group50 Another level 2 field
study of light treatment (3000 lux) for 3 hours (compared to dim
red light) at 19:00 destination time for two evenings following a
westward flight (Zurich to New York) found a greater phase delay
in DLMO with bright light, but no significant differences in sleep
or other performance measures, including a scale of JLD symptoms.51 Although these measures appear to have a positive effect
on JLD symptoms, studies on patient populations using intention
to treat analysis are lacking. Such analyses are particularly salient
SLEEP, Vol. 30, No. 11, 2007
Three level 152,60,63 and six level 264-69 studies tested the use of
hypnotic agents for JLD-induced insomnia. Four studies involved
use of traditional benzodiazepine hypnotics. One level 2 study69
found that temazepam 10 mg had little effect on JLD symptoms,
sleep quality, or circadian entrainment following westward travel.
However in another level 2 study,66 temazepam 20 mg improved
subjective sleep quality following eastward travel, but sleep and
circadian measures did not improve. One level 2 study68 involving use of midazolam found improvements in subjective sleep
following eastward travel. Finally, one level 2 simulation study64
designed to mimic westward travel found that triazolam was
not different from placebo in sleep efficiency or total sleep time
(measured by PSG).
1450
3.2.3 Advanced Sleep Phase Disorder
Five studies used one of the newer non-benzodiazepine hypnotics. One large level 1 study63 found that zolpidem 10 mg administered at bedtime for 3–4 nights following eastward travel across 5–9
time zones improved self-reported total sleep time and sleep quality, and reduced awakenings from sleep; however daytime symptoms of JLD were not addressed. Another level 2 study65 found that
zopiclone 7.5 mg given at bedtime improved sleep duration (measured by actigraphy) for the four post-flight days following a 5-hour
westward flight. Daytime activity was also greater, but subjective
JLD scores were not improved (compared to placebo).
Two studies compared a non-benzodiazepine hypnotic with
melatonin or placebo following eastward travel. One large level
1 study52 found that zolpidem 10 mg administered during a night
flight and for 4 days after arrival following eastward travel across
6–9 time zones was significantly better than melatonin 5 mg (or
placebo) in counteracting JLD symptoms, and better at achieving
self-reported sleep duration and self-reported sleep quality (but
not verified by actigraphy). In this study, a group receiving zolpidem plus melatonin did not report better sleep or better JLD scores
than the zolpidem alone group. Another level 1 study60 found that
zopiclone 15 mg (compared to melatonin 2 mg or placebo) administered for one night only after arrival found that zopiclone
and melatonin were equally effective at improving both subjective and objective (actigraphy) sleep duration and quality. Other
symptoms of JLD were not assessed.
One small level 2 study of simulated eastward 8 hour time
shift67 compared zolpidem 10 mg (versus placebo) given at the
new bedtime on the first two nights following the shift with the effects of continuous bright light exposure (versus dim light) upon
awakening on the day of the advance and the following day. Total
sleep times (by polysomnography) did not differ between treatments, though sleep efficiency improved with zolpidem (on the
night of the shift only) or with bright light (on the night after shift
only). No other symptoms of JLD were reported.
Thus, these agents are in general effective for treatment of the
insomnia of JLD, but of unproved benefit for the daytime symptoms. In addition, some caution is warranted in the use of hypnotics for JLD, since adverse effects have been reported, including
global amnesia,70 and at least one study reporting a much higher
rate of adverse events with a hypnotic (zolpidem) compared to
other treatment groups.52
Advanced sleep phase disorder (ASPD) is defined as a sleep
pattern scheduled several hours earlier than is usual or desired.
There is no standard for how much earlier a sleep schedule needs
to be in order to qualify as pathological. Diagnosis depends on
the amount of distress the patient expresses about being unable
to conform to a more conventional sleep schedule after ruling out
other causes of sleep maintenance insomnia.
3.2.3.1 There is insufficient evidence to recommend the use of the
Morningness-Eveningness Questionnaire (MEQ) for the routine
diagnosis of ASPD. [11.3.2] (Option)
This parameter is based upon committee consensus. There were
two level 2 studies71,72 that found ASPD patients scored high on
the MEQ indicating morning-lark traits. A third study (level 3)73
also found high MEQ scores in subjects presumed to have ASPD.
However, there were no studies that evaluated the sensitivity or
specificity of this questionnaire as a diagnostic tool in sleep clinic
or general populations. The MEQ can serve a confirmatory role
for ASPD diagnosis but may not by itself serve as a basis for this
diagnosis.
3.2.3.2 Polysomnography is not routinely indicated for the
diagnosis of ASPD. [11.3.3] (Standard)
This is a reiteration of the prior practice parameter paper provided regarding indications for PSG.10 Regarding ASPD, no studies
retrieved for review utilized PSG to make this diagnosis. One level
2 study72 found the expected advance in the time of sleep onset in
ASPD subjects; on the other hand, another level 2 study74 found
fairly standard bedtimes in ICSD-ASPD diagnosed subjects.
3.2.3.3 There is insufficient evidence to recommend the use of
circadian markers for the routine diagnosis of ASPD. [11.3.4]
(Option)
71,72
3.2.2.6 Caffeine is indicated as a way to counteract jet lag-induced
sleepiness, but may also disrupt nighttime sleep. [7.4.2.4] (Option)
Two level 2 studies tested the use of slow-release caffeine after travel across times zones. One level 2 study found that either
slow-release caffeine 300 mg daily for 5 days after flight or melatonin 5 mg daily starting on the day of travel to 3 days post flight
following eastward travel across 7 time zones (compared to placebo) was associated with faster entrainment of circadian rhythms
as measured by salivary cortisol levels.62 In another level 2 study
utilizing the same protocol,61 slow-release caffeine resulted in less
daytime sleepiness (compared to melatonin or placebo) by objective but not subjective measures, but also reported longer sleep
onset and more awakenings at night. The benefit of improved
daytime sleepiness must be weighed against disrupted nocturnal
sleep. Additionally, information was lacking on the effect of caffeine on other daytime symptoms of jet lag. Individualized therapy and clinical follow-up is recommended.
SLEEP, Vol. 30, No. 11, 2007
1451
evening light exposure no more effective than placebo in shifting
circadian phase. A level 2 study79 succeeded in reducing time in
bed after awakening in the morning. Another level 2 study74 that
used ICSD criteria to determine ASPD presence succeeded in
improving sleep variables but another level 2 replication of this
study75 did not. One level 477 and one level 2 study76 achieved
post-treatment DLMO phase delays and improved sleep quality
in patients with complaints of terminal insomnia. Although there
is a rationale for using melatonin for ASPD, there is no reported
evidence in support of this treatment. Overall, the evidence for
efficacy of these interventions is weak or conflicting, but the
risks and costs entailed are low. As there are few alternatives, an
individualized approach using one or more of these treatments
with follow up to ascertain efficacy or side effects may be appropriate.
3.2.4.4 Properly timed melatonin administration is indicated as a
therapy for DSPD. [12.4.3] (Guideline)
This recommendation is supported by one level 184 two level
285,86 and one level 487 studies. Afternoon or evening administration of melatonin shifts circadian rhythms (indicated by dim light
melatonin onset [DLMO] and core body temperature minimum,
[CBTmin]) to an earlier time. Compared to placebo, melatonin
treatment reduced sleep onset latency, but there was no change
in total sleep time or subjective daytime alertness. As with other
studies involving melatonin, the optimal timing and dosing of
melatonin administration are not established. In the reviewed
studies, three used 5 mg84,85,87 while one 86 used two strengths (0.3
mg and 3 mg). Effective times of administration varied between
1.5 and 6 hours prior to the habitual bedtime.
3.2.4 Delayed Sleep Phase Disorder
Delayed sleep phase disorder (DSPD) is characterized by a stable
delay of the habitual nocturnal sleep period. Individuals with DSPD
are often unable to fall asleep until the early morning hours and unable to awaken until late morning or early afternoon. During their
preferred sleep schedules, sleep duration and quality are generally
normal. However, sleep-onset insomnia and morning sleepiness occur if sleep and waking are attempted at an earlier time.
3.2.4.5. Vitamin B12 is not indicated in the treatment for DSPD.
[12.4.4] (Guideline)
This recommendation is based on one level 188 multicenter
study in which no benefit compared to placebo was noted following administration of vitamin B12 (1 mg) three times a day to 50
subjects for four weeks.
3.2.4.1 Polysomnography is not indicated in the routine
assessment of DSPD. [12.3.5] (Standard)
3.2.4.6 There is insufficient evidence supporting the use of
hypnotic medications to promote sleep or the use of stimulant
medications to promote alertness for DSPD. [12.4.5; 12.4.6]
(Option)
This is a reiteration of the indications for PSG practice parameters.10 In the present review, one study using PSG in patients with DSPD that compared conventional and habitual sleep
schedules demonstrated differences in sleep duration and sleep
architecture. Nevertheless, PSG rarely provides additional information from that obtained from sleep history and sleep logs,
and no new studies addressed the use of PSG as a diagnostic aid
in DSPD.
This parameter is based on committee consensus. There was
only one level 4 report83 indicating some benefit, but sufficient
evidence to support this practice is lacking.
3.2.5 Free-Running Circadian Rhythm Sleep Disorder
3.2.4.2 Morning light exposure is indicated in the treatment of
DSPD. Optimal timing, duration, and dosing of morning light
treatment for DSPD remain to be determined. [12.4.2] (Guideline)
using DLMO as a circadian
There were two level 2 studies
marker and one level 3 study73 using urinary 6-sulfatoxy melatonin (MT6) acrophase which found advanced melatonin secretion
in presumed ASPD subjects. Three level 2 studies74-76 and one level 4 study77 found early core body temperature minima in patients
with ASPD, sleep maintenance or terminal insomnia. The review
indicated that the available data are limited by heterogeneity of
subjects. Additionally, none of the studies evaluated the use of
circadian markers as diagnostic aids (no measures of the sensitivity or specificity of the tests). Thus, although the results of such
measures are generally consistent with advanced circadian timing, measuring circadian markers can not yet be recommended as
diagnostic aids.
One level 180 and one level 281 study demonstrated that properly timed morning light exposure causes a phase advance of sleep
onset time and circadian rhythms (CBTmin), and increases objectively determined daytime alertness. In the reviewed studies, 2500
lux for 2-3 hours prior to or at rise time was used. The effects of
lower doses, blue light wavelengths, or other timings are not yet
known. The treatments were generally well tolerated and of some
beneficial effect, but more potent and less difficult to follow treatments are needed.
3.2.3.4 Prescribed sleep/wake scheduling, timed light exposure,
or timed melatonin administration are indicated as treatments for
patients with ASPD. [11.4] (Option)
3.2.4.3. Chronotherapy (i.e., prescribed progressive delay in the
schedule of sleep time until the desired sleep schedule is reached)
may be useful for DSPD. [12.4.1] (Option)
This recommendation is based on available evidence and
committee consensus. One level 4 study78 achieved sleep advance with sleep scheduling. There have been six studies using
scheduled bright light as a treatment. One level 3 study73 found
This recommendation for chronotherapy is based only on two
level 4 case report studies82,83 and committee consensus; there are
no controlled trials supporting its efficacy or safety. Longer lasting and more practical alternatives are needed given that compli-
ance with the treatment is difficult and lasting benefit has not been
demonstrated.
SLEEP, Vol. 30, No. 11, 2007
Patients with free-running (FRD) rhythms are thought to reflect a failure of entrainment. This condition is most common in
blind individuals (about 50% of whom have FRD) and is highly
unusual in sighted individuals. Because of this, as noted in the accompanying review, most studies are level 4 single case reports.
Roughly one-fourth of sighted individuals with FRD have related
psychiatric diagnoses.
3.2.5.1 Sleep logs are useful for assessment in FRD patients.
[13.3.1] (Option)
This recommendation is based on committee consensus and
clinical practice rather than data. Sleep logs have been found useful in determining sleep patterns in people with FRD.
3.2.5.2 Circadian phase markers are useful to determine circadian
phase and confirm the diagnosis of FRD in sighted and unsighted
patients. [13.3.4] (Option)
This parameter is supported by evidence presented in the accompanying review and by committee consensus. There are one level 289
and seven level 4 studies90-96 that have used the melatonin rhythm
1452
as an indicator of phase in sighted individuals. In addition, there are
four level 2 studies97-100 and four level 4 studies101-104 that have used
the timing of melatonin secretion to determine free running rhythms
in blind individuals. There is also one level 4 study105 that used core
body temperature measurements to detect free-running rhythms.
Multiple measurements of circadian phase over the course of several
weeks are suggested for all circadian markers. The ICSD-2 suggests
use of sleep logs or actigraphy for more than seven days in order to
establish the daily drift of the endogenous rhythm. Since sleep-wake
times are influenced by social schedules and requirements, these
data may be less compelling than phase markers, which provide a
more direct measure of the intrinsic circadian rhythm. This is particularly the case when the diagnosis is suggested by sleep log data
or actigraphy, but these data are conflicting or thought unreliable.
Total sleep time is essentially normal, but there are multiple irregular sleep bouts during a 24-hour period. ISWR is commonly
associated with neurological impairment, and much of the clinical research in this condition has involved older people with
dementia.
3.2.6.1 The use of sleep logs and/or actigraphy are indicated to
identify and monitor treatment outcomes in ISWR, including in
older people with dementia and those living in nursing homes.
[14.3.1; 14.3.3] (Guideline)
This recommendation expands the recently updated AASM
practice parameters on the use of actigraphy in the assessment of
sleep and sleep disorders.6 The review paper accompanying this
current practice parameter paper did not systematically review
the use of actigraphy in general or the use of sleep logs in ISWR.
This recommendation addresses the use of actigraphy specifically
in ISWR. The accompanying review paper to this CRSD practice
parameters paper also addresses the use of sleep logs. In addition, this recommendation is further supported by inclusion of the
use of sleep logs or actigraphy in the ICSD-2 diagnostic criteria
for CRSD.5 However, the review cited studies using actigraphy
which included patients with evidence of ISWR (the diagnosis
of which had to be inferred based on description of participants)
using actigraphy among older people with dementia and/or living
in a nursing home were cited in the review. This included two
Level 1116,117 and 6 Level 2 studies.118-123 Although these studies
are well designed, they generally did not compare actigraphy to
some other gold standard in diagnosing ISWR. Sleep logs were
generally not used in these studies (likely due to patients’ cognitive impairment).
3.2.5.3 Prescribed sleep/wake scheduling as a method to improve
circadian rhythms may be useful for therapy of FRD in sighted
individuals. [13.4.1] (Option)
Improving the structure of the sleep wake cycle in sighted patients with FRD (sometimes with the help of family and friends)
is a reasonable treatment approach, but there have been no clinical
trials to test the efficacy of specific interventions.
3.2.5.4 Circadian phase shifting by timed light exposure may be
used to treat FRD in sighted individuals. [13.4.2] (Option)
There are five level 4 reports91,93,106-108 that morning light exposure was successful in entraining circadian rhythms in sighted
individuals.
3.2.5.5 Circadian phase shifting by timed melatonin administration
may be used to treat FRD in sighted individuals. [13.4.3] (Option)
3.2.6.2 Daytime bright light exposure may improve circadian restactivity rhythms and consolidation of sleep and wake in nursing
home residents with dementia and ISWR. [14.4.2.1] (Option)
94,95,107,109
in which sighted FRD
There are four level 4 reports
patients treated with melatonin at bedtime achieved successful
phase advance. The most common dose used was 3 mg.
There were 9 studies that tested the effects of bright light
exposure alone among nursing home residents (the majority with dementia) in whom sleep disturbance was presumably
consistent with an ISWR, with positive results reported in all
but one study.121 Three level 2 studies119,120,123, two level 3 studies124,125 and two level 4 studies126,127 found positive effects on
circadian rest-activity rhythms and/or sleep with bright light
exposure (provided for two hours in most studies, with a range
of 1500–8000 lux across studies). Three of these studies tested
morning bright light, one tested evening bright light, two tested
both morning and evening bright light, and one tested increased
light exposure throughout the day. The negative level 2 study121
tested morning bright light (2 hours >2500 lux) which did not
result in significant changes in sleep or circadian rest-activity
rhythms.
3.2.5.6 Timed melatonin administration is indicated for the therapy
of FRD in blind individuals. [13.5.2] (Guideline)
There are four level 4 case reports110-113 and five small level 2
studies98-102 which successfully entrained FRD rhythms in blind
individuals using a variety of doses, timing and duration of melatonin treatment. A recent level 4 case report103 suggests that physiological doses (approximately 0.3 mg) may be more effective than
pharmacologic doses (typically >2 mg) for this indication.
3.2.5.7 There is insufficient evidence to support using vitamin B12
in treating FRD in sighted individuals. [13.4.6] (Option)
The evidence for use of vitamin B12 is conflicting, and there
is little physiologic rationale for its effectiveness. There were two
case reports (level 4)114,115 using vitamin B12 that were successfully entrained.
3.2.6.3 Melatonin is not indicated for the treatment of ISWR in
older people with dementia, but may be indicated for children with
ISWR and severe psychomotor retardation. [14.4.2.2] (Option)
3.2.6 Irregular Sleep-Wake Rhythm
Two studies tested melatonin administration for ISWR in patients with dementia. The first was a large level 1 study117 which
tested administration of 8 weeks of melatonin (10 mg or 2.5 mg,
An irregular sleep-wake rhythm (ISWR) is characterized by a
relative absence of a circadian pattern to the sleep-wake cycle.
SLEEP, Vol. 30, No. 11, 2007
1453
4.2 Jet Lag
sustained release formulations) among patients with Alzheimer
disease with disturbed sleep patterns that were presumably consistent with an ISWR. The study found no evidence of improvement in sleep (by actigraphy). A second smaller level 1 trial 128
found that slow-release melatonin (6 mg) also had no effect on
actigraphically estimated sleep.
Three level 4 studies found some benefit in treating sleep disturbances in severely impaired children with presumed ISWR, including children with severe psychomotor retardation,129 and neurologically multiply disabled children.130,131 However, one level
2 study132 which involved use of melatonin to improve sleep in
girls with Rett syndrome and associated mental retardation was
negative.
Additional studies are needed to support the finding that staying on one’s home-based sleep schedule is helpful when time
spent at destination is brief and to support the impact on jet lag
symptoms of alteration of the timing of sleep prior to eastward
travel. More research with larger samples is needed to determine
the clinical feasibility of a program of appropriately timed light
exposure scheduled prior to travel or on arrival at the traveler’s
destination. Because the effects of hypnotics on daytime symptoms of jet lag have not been well studied and are unknown,
more research is needed. Further, research is needed to weigh the
benefit of using hypnotics against the risk of side effects. Lastly,
more research is needed to study the efficacy of caffeine to counteract jet lag induced sleepiness. These studies should weigh the
stimulant benefits of caffeine on daytime sleepiness against their
tendency to disrupt nighttime sleep.
3.2.6.4 Mixed modality approaches combining bright light
exposure, physical activity, and other behavioral elements are
indicated in treatment of ISWR among older people with dementia
(Guideline), including nursing home residents (Guideline), and
children with ISWR and moderate to severe mental retardation.
[14.4.3] (Option)
4.3 Shift Work Disorder
Formal diagnoses have seldom been performed on subjects
in SWD research. It is important that subjects be diagnosed according to formal SWD criteria to test the reliability and validity
of ICSD-2 Diagnostic Criteria as well to test the reproducibility
of treatment results. Diagnostic evaluation is also necessary to
determine the parameters of normal or pathological responses to
the stress of the unnatural sleep schedules associated with shift
work. More studies are required to support the use of planned
napping before or on the job to counteract sleepiness during shift
work; current research evidence is limited but consistent in demonstrating an increase in alertness on the job. Although phase
shifting and circadian realignment has been achieved with timed
light exposure in simulated shift work situations, to determine the
clinical utility of the treatment there is need for studies with larger
sample of subjects meeting SWD criteria that also use a credible
placebo control. Further there is need for comparative testing of
specific timing, intensity of light exposure, and duration of treatment. There is mixed evidence supporting melatonin administration prior to daytime sleep. It is difficult to draw firm conclusions
from current research due to variability in shift schedules, as well
as in melatonin dosage and timing among these studies. There are
good theoretical reasons why melatonin (or melatonin agonists)
might benefit daytime sleep in night workers, but more research
is needed in which comparisons are made between similar dosage and timing. Attempts should be made to tease out whether
observed improvement in daytime sleep is related to a hypnotic
effect rather than a phase shifting effect. Although night shift
simulation studies have demonstrated that hypnotics increase
daytime sleep, there are doubts that the treatment improves nighttime alertness. To assess the efficacy and safety of hypnotics for
improving nighttime performance, studies are needed that employ objective as well as subjective outcome measures of sleep
and alertness. Given the varying pharmacokinetics of individual
drugs, studies of specific medications should be compared. Finally, although modafinil has received FDA approval for use in
improving nighttime alertness in shift workers, caffeine, a stimulant not considered a drug, is an inexpensive easily available alternative stimulant. Further research is required to demonstrate its
effectiveness and potential side-effects.
Two studies tested mixed modality approaches for sleep disturbance (presumably consistent with ISWR) in older people
with dementia. One level 2 study118 in nursing home residents
(the majority with dementia) tested a short (5-day) mixed modality intervention (increased daytime sunlight exposure, increased physical activity, structured bedtime routine, and decreased nighttime noise and light) decreased daytime sleeping.
Another level 1 study116 in community-dwelling dementia patients tested an 8-week mixed modality intervention (combining
light exposure, exercise, sleep scheduling, and sleep hygiene)
which decreased nighttime awakenings, decreased total wake
time, decreased daytime sleepiness and decreased symptoms of
depression. A Level 4 study133 in children with moderate to severe mental retardation who had failed prior medication/behavior treatment for sleep disturbance, combined bright light exposure (for 8 months) with a behavioral program, and found that 5
out of 14 patients responded to treatment with improvement in
nocturnal and 24-hour sleep.
4.0 SUMMARY AND FUTURE RESEARCH
Basic science developments have outpaced research in the development of clinical interventions for the treatment of CRSDs.
A foundation for understanding of the pathophysiology of CRSD
has been built by the discipline of circadian rhythm science that
now extends from molecular biology to behavior. However, sound
clinical practice must be based on both a scientific understanding
of pathophysiology as well as empirical evidence derived from
clinical application, ideally from well-designed clinical trials. It is
in the area of clinical application that future advances are sorely
needed. In what follows we outline areas for future development
for each aspect of the CRSDs.
4.1 Molecular Genetics of CRSD
Further research in this basic science area is likely to bring important insights into the mechanisms of CRSDs but the research is
in its early stage and does not yet have clinical application.
SLEEP, Vol. 30, No. 11, 2007
1454
4.4 Advanced Sleep Phase Disorder
Because there is no strict definition of how advanced the sleep
schedule needs to be in order to qualify as pathologic, current diagnosis depends on the degree of difficulty a patient experiences
with conforming to a desired sleep schedule. It would be helpful if future research characterized the complaints associated with
this diagnosis in terms of actual sleep times, sleep schedules and
other subject characteristics (such as employment status). Further research is required regarding the efficacy and practicality of
phase-advance chronotherapy for patients with ASPD. Treatment
of ASPD (or presumed ASPD) at this time consists exclusively of
evening light therapy achieving overall conflicting results except
for subjective improvement. In future research, subjects should
be screened to meet standard ICSD-2 criteria and consistent use
of established circadian phase markers. Comparisons should be
made between standard intensity and durations of treatments.
Systematic measures of treatment compliance should be assessed.
The safety and treatment benefits of blue light, such as reduction
in the amount of exposure time required to achieve treatment effects, should be explored. The utility of melatonin administration
in the treatment of putative ASPD should be studied in large randomized, controlled, clinical trials.
4.
4.7 Irregular Sleep-Wake Rhythm Disorder
5.
It is important that future studies of ISWR patients (such as
elderly dementia patients) characterize them according to formal
sleep diagnostic criteria. This will enable the development of a
body of knowledge describing the effectiveness of clinical treatments for patients with specific clinical characteristics. While
there have been no studies examining prescribed sleep/wake
scheduling per se, some of the mixed modality treatments116,118
included structuring the sleep/wake schedule as part of their treatment protocols. Although abnormalities in both circadian phase
and amplitude may underlie the other CRSDs, diminished circadian amplitude is often hypothesized to be especially important
in ISWR. Consequently, numerous studies have attempted to treat
inferred ISWR by structuring and reinforcing relevant circadian
time cues (zeitgebers) in order to increase the amplitude of the
circadian cycle. These interventions have included daytime light
exposure, melatonin supplementation, and mixed modality treatments, typically combining daytime light exposure with behavioral interventions, such as sleep/wake scheduling and increasing
daytime activity. Bright light exposure during the day has had
modest effects on the consolidation of sleep and wake in nursing home patients with Alzheimer disease (AD) and associated
ISWR. More data are needed to support the effectiveness of this
treatment, as well as information regarding the most efficacious
timing of light exposure. Current data do not support the use of
melatonin for treating ISWR, at least in association with AD.
However, the efficacy of smaller doses of melatonin and emerging melatonin receptor agonists has yet to be determined. More
research is needed in the area of mixed modality approaches to
determine if such treatment approaches might be more efficacious
than the use of light alone. There is great need for rigorous, wellcontrolled clinical trials of hypnotic treatments for sleep disturbance in demented patients to fill a serious and continuing gap
in our knowledge. There is also a great need to conduct carefully
controlled clinical trials of the efficacy of stimulant medications,
such as modafinil in AD patients.
A foundation for understanding the pathophysiology of DSPD,
ASPD, FRD, ISWR, JLD, and SWD has been built on the principles of circadian rhythm science, and these principles have
pointed the way to rational clinical interventions. Future emphasis should be placed on clinical trials utilizing formal (criteria
based) diagnostic categories that can translate circadian scientific
principles into practice with “real” patients.
4.5 Delayed Sleep Phase Disorder
The etiology of DSPD is unknown, and it is unclear whether
this is a manifestation of intrinsic pathology or a socially reinforced sleep-wake schedule that can be readily modified if circumstances require it. Future research should attempt to sort out
the contributions of these factors to research participants’ delayed sleep schedules. Even though a prescribed sleep schedule
(chronotherapy) is a reasonable treatment for DSPD, there are
no controlled clinical trials documenting its efficacy and safety.
Thus future research should be conducted to determine these issues. Although the evidence is limited, light exposure treatment,
timed to advance rhythms (based on the light PRC) appears to be
a reasonable and effective intervention for DSPD. In the clinical
context, compliance may be a significant problem. Although there
is strong evidence that melatonin, timed to promote a corrective
phase advance, is an effective treatment for DSPD, further study
is required to determine the optimal parameters for scheduling
and dosing. Finally, future research on promoting sleep with hypnotic medication and promoting alertness with stimulant medication should be considered.
4.6 Free-Running Disorder
REFERENCES
Although appropriately timed bright light exposure and melatonin administration have been shown to be effective, there are few
treatment studies of free-running disorder CRSD among sighted
individuals because of the rarity of the condition. Appropriately
timed melatonin in doses from 0.5 mg to 10 mg have been shown
to entrain totally blind people who have FRD. The effective dose
may be even less than 0.5 mg (the dose that approximates a physiological plasma concentration). Treatment must be sustained
or relapse will occur. Entrainment may not occur for weeks or
months after initiating treatment, depending on the phase of the
patient’s rhythm when treatment is started and the period of the
patient’s free-running rhythm. There are limited data on the use of
SLEEP, Vol. 30, No. 11, 2007
hypnotic medications to promote sleep and on stimulant medications to enhance alertness.
1.
2.
3.
1455
Sack, R, Auckley, D, Auger, RR, et al. Circadian Rhythm Sleep Disorders: Part I, Basic Principles, Shift Work and Jet Lag: An American Academy of Sleep Medicine Review. Sleep 2007;30:1460-83.
Sack, R, Auckley, D, Auger, RR, et al.,. Circadian Rhythm Sleep
Disorders: Part II, Advanced Sleep Phase Syndrome, Delayed Sleep
Phase Syndrome, Free-running Type, and Irregular Sleep Wake
Disorder: An American Academy of Sleep Medicine Review Sleep
2007;30:1484-1506
Levels of Evidence. Oxford Centre for Evidence Based Medicine
Web site. Available at: http://www.cebm.net/?o=1011. Accessed
June 23, 2007.
6.
7.
8.
9.
10.
11.
12.
13.
14.
15.
16.
17.
18.
19.
20.
21.
22.
23.
24.
25. Bonnefond, A, Muzet, A, Winter-Dill, AS, Bailloeuil, C, Bitouze,
F, and Bonneau, A. Innovative working schedule: introducing one
short nap during the night shift. Ergonomics 2001;44:937-945.
26. Yoon, IY, Jeong, DU, Kwon, KB, Kang, SB, and Song, BG. Bright
light exposure at night and light attenuation in the morning improve
adaptation of night shift workers. Sleep 2002;25:351-356.
27. Boivin, DB, and James, FO. Circadian adaptation to night-shift
work by judicious light and darkness exposure. Journal of Biological Rhythms 2002;17:556-567.
28. Budnick, LD, Lerman, SE, and Nicolich, MJ. An evaluation of
scheduled bright light and darkness on rotating shiftworkers:
trial and limitations. American Journal of Industrial Medicine
1995;27:771-778.
29. Costa, G, Ghirlanda, G, Minors, DS, and Waterhouse, JM. Effect
of bright light on tolerance to night work. Scandinavian Journal of
Work, Environment & Health 1993;19:414-420.
30. Lowden, A, Akerstedt, T, and Wibom, R. Suppression of sleepiness
and melatonin by bright light exposure during breaks in night work.
Journal of Sleep Research 2004;13:37-43.
31. Bjorvatn, B, Kecklund, G, and Akerstedt, T. Bright light treatment
used for adaptation to night work and re-adaptation back to day
life. A field study at an oil platform in the North Sea. J Sleep Res
1999;8:105-112.
32. Sharkey, KM, and Eastman, CI. Melatonin phase shifts human circadian rhythms in a placebo-controlled simulated night-work study.
American Journal of Physiology - Regulatory Integrative & Comparative Physiology 2002;282:R454.
33. Sharkey, KM, Fogg, LF, and Eastman, CI. Effects of melatonin
administration on daytime sleep after simulated night shift work.
34. Sack, RL, and Lewy, AJ. Melatonin as a chronobiotic: treatment
of circadian desynchrony in night workers and the blind. J Biol
Rhythms 1997;12:595-603.
35. James, M, Tremea, MO, Jones, JS, and Krohmer, JR. Can melatonin
improve adaptation to night shift? American Journal of Emergency
Medicine 1998;16:367-370.
36. Jorgensen, KM, and Witting, MD. Does exogenous melatonin improve day sleep or night alertness in emergency physicians working
night shifts? Annals of Emergency Medicine 1998;31:699-704.
37. Yoon, IY, and Song, BG. Role of morning melatonin administration and attenuation of sunlight exposure in improving adaptation of
night-shift workers. Chronobiology International 2002;19:903-913.
38. Folkard, S, Arendt, J, and Clark, M. Can melatonin improve shift
workers’ tolerance of the night shift? Some preliminary findings.
Chronobiology International 1993;10:315-320.
39. Walsh, JK, Schweitzer, PK, Anch, AM, Muehlbach, MJ, Jenkins, NA,
and Dickins, QS. Sleepiness/alertness on a simulated night shift following sleep at home with triazolam. Sleep 1991;14:140-146.
40. Walsh, JK, Sugerman, JL, Muehlbach, MJ, and Schweitzer, PK.
Physiological sleep tendency on a simulated night shift: adaptation
and effects of triazolam. Sleep 1988;11:251-264.
41. Porcu, S, Bellatreccia, A, Ferrara, M, and Casagrande, M. Performance, ability to stay awake, and tendency to fall asleep during
the night after a diurnal sleep with temazepam or placebo. Sleep
1997;20:535-541.
42. Monchesky, TC, Billings, BJ, Phillips, R, and Bourgouin, J. Zopiclone in insomniac shiftworkers. Evaluation of its hypnotic properties
and its effects on mood and work performance. International Archives
of Occupational & Environmental Health 1989;61:255-259.
43. Moon, CA, Hindmarch, I, and Holland, RL. The effect of zopiclone
7.5 mg on the sleep, mood and performance of shift workers. International clinical psychopharmacology 1990;5:79-83.
44. Puca, FM, Perrucci, S, Prudenzano, MP, et al. Quality of life in shift
work syndrome. Functional neurology 1996;11:261-268.
Eddy, D. A manual for assessing health practices and designing practice policies: the explicit approach. Philadelphia: American College
of Physicians, 1992.
American Academy of Sleep Medicine. The international classification of sleep disorders: diagnostic & coding manual (2nd ed). Westchester, IL: American Academy of Sleep Medicine, 2005.
Morgenthaler, T, Alessi, C, Friedman, L, et al. Practice parameters
for the use of actigraphy in the assessment of sleep and sleep disorders: an update for 2007. Sleep 2007;30:519-529.
Chesson, AL, Jr., Littner, M, Davila, D, et al. Practice parameters
for the use of light therapy in the treatment of sleep disorders. Standards of Practice Committee, American Academy of Sleep Medicine. Sleep 1999;22:641-660.
Sackett D. Rules of evidence and clinical recommendation. Can J
Cardio 1993;487-489.
Czeisler, CA, Walsh, JK, Roth, T, et al. Modafinil for excessive
sleepiness associated with shift-work sleep disorder. New England
Journal of Medicine 2005;353:476-486.
Kushida, CA, Littner, MR, Morgenthaler, T, et al. Practice parameters for the indications for polysomnography and related procedures: an update for 2005. Sleep 2005;28:499-521.
Stewart, KT, Hayes, BC, and Eastman, CI. Light treatment for NASA
shiftworkers. Chronobiology International 1995;12:141-151.
Hilliker, NA, Muehlbach, MJ, Schweitzer, PK, and Walsh, JK.
Sleepiness/alertness on a simulated night shift schedule and morningness-eveningness tendency. Sleep 1992;15:430-433.
Sack, RL, Hughes, RJ, Edgar, DM, and Lewy, AJ. Sleep-promoting
effects of melatonin: at what dose, in whom, under what conditions,
and by what mechanisms? Sleep 1997;20:908-915.
Roden, M, Koller, M, Pirich, K, Vierhapper, H, and Waldhauser,
F. The circadian melatonin and cortisol secretion pattern in permanent night shift workers. American Journal of Physiology 1993;265:
R261-267.
Benhaberou-Brun, D, Lambert, C, and Dumont, M. Association between melatonin secretion and daytime sleep complaints in night
nurses. Sleep 1999;22:877-885.
Minors, DS, and Waterhouse, JM. Separating the endogenous and
exogenous components of the circadian rhythm of body temperature
during night work using some ‘purification’ models. Ergonomics
1993;36:497-507.
Baehr, EK, Revelle, W, and Eastman, CI. Individual differences
in the phase and amplitude of the human circadian temperature
rhythm: with an emphasis on morningness-eveningness. Journal of
Sleep Research 2000;9:117-127.
Baehr, EK, Fogg, LF, and Eastman, CI. Intermittent bright light and
exercise to entrain human circadian rhythms to night work. American Journal of Physiology 1999;277:R1598-1604.
Eastman, CI, Stewart, KT, Mahoney, MP, Liu, L, and Fogg, LF.
Dark goggles and bright light improve circadian rhythm adaptation
to night-shift work. Sleep 1994;17:535-543.
Eastman, CI, Liu, L, and Fogg, LF. Circadian rhythm adaptation to
simulated night shift work: effect of nocturnal bright-light duration.
Sleep 1995;18:399-407.
Schweitzer, PK, Randazzo, AC, Stone, K, Erman, M, and Walsh,
JK. Laboratory and field studies of naps and caffeine as practical
countermeasures for sleep-wake problems associated with night
work. Sleep 2006;29:39-50.
Sallinen, M, Harma, M, Akerstedt, T, Rosa, R, and Lillqvist, O. Promoting alertness with a short nap during a night shift. Journal of
Purnell, MT, Feyer, AM, and Herbison, GP. The impact of a nap opportunity during the night shift on the performance and alertness of
12-h shift workers. Journal of Sleep Research 2002;11:219-227.
Garbarino, S, Mascialino, B, Penco, MA, et al. Professional shiftwork drivers who adopt prophylactic naps can reduce the risk of car
accidents during night work. Sleep 2004;27:1295-1302.
SLEEP, Vol. 30, No. 11, 2007
1456
45. Walsh, JK, Randazzo, AC, Stone, KL, and Schweitzer, PK. Modafinil
improves alertness, vigilance, and executive function during simulated night shifts. Sleep 2004;27:434-439.
46. Hart, CL, Haney, M, Nasser, J, and Foltin, RW. Combined effects of
methamphetamine and zolpidem on performance and mood during
simulated night shift work. Pharmacology, Biochemistry & Behavior 2005;81:559-568.
47. Spitzer, RL, Terman, M, Williams, JB, Terman, JS, Malt, UF,
Singer, F, and Lewy, AJ. Jet lag: clinical features, validation of a
new syndrome-specific scale, and lack of response to melatonin in
a randomized, double-blind trial. American Journal of Psychiatry
1999;156:1392-1396.
48. Carvalho Bos, S, Waterhouse, J, Edwards, B, Simons, R, and Reilly,
T. The use of actimetry to assess changes to the rest-activity cycle.
49. Lowden, A, and Akerstedt, T. Retaining home-base sleep hours to
prevent jet lag in connection with a westward flight across nine time
zones. Chronobiology International 1998;15:365-76.
50. Burgess, HJ, Crowley, SJ, Gazda, CJ, Fogg, LF, and Eastman,
CI. Preflight adjustment to eastward travel: 3 days of advancing
sleep with and without morning bright light. Journal of Biological
Rhythms 2003;18:318-328.
51. Boulos, Z, Macchi, MM, Sturchler, MP, et al. Light visor treatment
for jet lag after westward travel across six time zones. Aviation
Space & Environmental Medicine 2002;73:953-963.
52. Suhner, A, Schlagenhauf, P, Hofer, I, Johnson, R, Tschopp, A, and
Steffen, R. Effectiveness and tolerability of melatonin and zolpidem
for the alleviation of jet lag. Aviation Space & Environmental Medicine 2001;72:638-646.
53. Suhner, A, Schlagenhauf, P, Johnson, R, Tschopp, A, and Steffen, R.
Comparative study to determine the optimal melatonin dosage form
for the alleviation of jet lag. Chronobiol Int 1998;15:655-666.
54. Arendt, J, Aldhous, M, and Marks, V. Alleviation of jet lag by melatonin: preliminary results of controlled double blind trial. Br Med J
(Clin Res Ed) 1986;292:1170.
55. Claustrat, B, Brun, J, David, M, Sassolas, G, and Chazot, G. Melatonin and jet lag: confirmatory result using a simplified protocol. Biol
Psychiatry 1992;32:705-711.
56. Petrie, K, Conaglen, JV, Thompson, L, and Chamberlain, K. Effect of
melatonin on jet lag after long haul flights. BMJ 1989;298:705-707.
57. Petrie, K, Dawson, AG, Thompson, L, and Brook, R. A double-blind
trial of melatonin as a treatment for jet lag in international cabin
crew. Biological psychiatry 1993;33:526-530.
58. Edwards, BJ, Atkinson, G, Waterhouse, J, Reilly, T, Godfrey, R,
and Budgett, R. Use of melatonin in recovery from jet-lag following an eastward flight across 10 time-zones. Ergonomics
2000;43:1501-1513.
59. Comperatore, CA, Lieberman, HR, Kirby, AW, Adams, B, and
Crowley, JS. Melatonin efficacy in aviation missions requiring
rapid deployment and night operations. Aviat Space Environ Med
1996;67:520-524.
60. Paul, MA, Gray, G, Sardana, TM, and Pigeau, RA. Melatonin and
zopiclone as facilitators of early circadian sleep in operational
air transport crews. Aviation Space & Environmental Medicine
2004;75:439-443.
61. Beaumont, M, Batejat, D, Pierard, C, et al. Caffeine or melatonin
effects on sleep and sleepiness after rapid eastward transmeridian
travel. Journal of applied physiology 2004;96:50-58.
62. Pierard, C, Beaumont, M, Enslen, M, et al. Resynchronization of
hormonal rhythms after an eastbound flight in humans: effects of
slow-release caffeine and melatonin. European journal of applied
physiology 2001;85:144-150.
63. Jamieson, AO, Zammit, GK, Rosenberg, RS, Davis, JR, and Walsh,
JK. Zolpidem reduces the sleep disturbance of jet lag. Sleep Medicine 2001;2:423-430.
64. Buxton, OM, Copinschi, G, Van Onderbergen, A, Karrison, TG, and
SLEEP, Vol. 30, No. 11, 2007
65.
66.
67.
68.
69.
70.
71.
72.
73.
74.
75.
76.
77.
78.
79.
80.
81.
82.
83.
1457
Van Cauter, E. A benzodiazepine hypnotic facilitates adaptation of
circadian rhythms and sleep-wake homeostasis to an eight hour delay shift simulating westward jet lag. Sleep 2000;23:915-927.
Daurat, A, Benoit, O, and Buguet, A. Effects of zopiclone on the
rest/activity rhythm after a westward flight across five time zones.
Psychopharmacology 2000;149:241-245.
Donaldson, E, and Kennaway, DJ. Effects of temazepam on sleep,
performance, and rhythmic 6-sulphatoxymelatonin and cortisol
excretion after transmeridian travel. Aviat Space Environ Med
1991;62:654-660.
Hirschfeld, U, Moreno-Reyes, R, Akseki, E, L’Hermite-Baleriaux,
M, Leproult, R, Copinschi, G, and Van Cauter, E. Progressive elevation of plasma thyrotropin during adaptation to simulated jet lag: effects of treatment with bright light or zolpidem. Journal of Clinical
Endocrinology & Metabolism 1996;81:3270-3277.
Lavie, P. Effects of midazolam on sleep disturbances associated
with westward and eastward flights: evidence for directional effects.
Psychopharmacology (Berl) 1990;101:250-254.
Reilly, T, Atkinson, G, and Budgett, R. Effect of low-dose temazepam on physiological variables and performance tests following
a westerly flight across five time zones. International Journal of
Sports Medicine 2001;22:166-174.
Morris, HH, 3rd, and Estes, ML. Traveler’s amnesia. Transient
global amnesia secondary to triazolam. Jama 1987;258:945-946.
Satoh, K, Mishima, K, Inoue, Y, Ebisawa, T, and Shimizu, T. Two
pedigrees of familial advanced sleep phase syndrome in Japan.
Sleep 2003;26:416-417.
Jones, CR, Campbell, SS, Zone, SE, et al. Familial advanced sleepphase syndrome: A short-period circadian rhythm variant in humans. Nature Medicine 1999;5:1062.
Palmer, CR, Kripke, DF, Savage, HC, Jr., Cindrich, LA, Loving, RT,
and Elliott, JA. Efficacy of enhanced evening light for advanced sleep
phase syndrome. Behavioral Sleep Medicine 2003;1:213-226.
Campbell, SS, Dawson, D, and Anderson, MW. Alleviation of sleep
maintenance insomnia with timed exposure to bright light. J Am
Geriatr Soc 1993;41:829-836.
Suhner, AG, Murphy, PJ, and Campbell, SS. Failure of timed bright
light exposure to alleviate age-related sleep maintenance insomnia.
Journal of the American Geriatrics Society 2002;50:617-623.
Lack, L, Wright, H, Kemp, K, and Gibbon, S. The treatment of
early-morning awakening insomnia with 2 evenings of bright light.
Sleep 2005;28:616-623.
Lack, L, and Wright, H. The effect of evening bright light in delaying the circadian rhythms and lengthening the sleep of early morning awakening insomniacs. Sleep 1993;16:436-443.
Moldofsky, H, Musisi, S, and Phillipson, EA. Treatment of a case of
advanced sleep phase syndrome by phase advance chronotherapy.
Sleep 1986;9:61-65.
Pallesen, S, Nordhus, IH, Skelton, SH, Bjorvatn, B, and Skjerve, A.
Bright light treatment has limited effect in subjects over 55 years
with mild early morning awakening. Perceptual & Motor Skills
2005;101:759-770.
Cole, RJ, Smith, JS, Alcala, YC, Elliott, JA, and Kripke, DF. Brightlight mask treatment of delayed sleep phase syndrome. Journal of
Biological Rhythms 2002;17:89-101.
Rosenthal, NE, Joseph-Vanderpool, JR, Levendosky, AA, et al.
Phase-shifting effects of bright morning light as treatment for delayed sleep phase syndrome. Sleep 1990;13:354-361.
Czeisler, CA, Richardson, GS, Coleman, RM, Zimmerman, JC,
Moore-Ede, MC, Dement, WC, and Weitzman, ED. Chronotherapy:
resetting the circadian clocks of patients with delayed sleep phase
insomnia. Sleep 1981;4:1-21.
Ito, A, Ando, K, Hayakawa, T, Iwata, T, Kayukawa, Y, Ohta, T,
and Kasahara, Y. Long-term course of adult patients with delayed
sleep phase syndrome. Japanese Journal of Psychiatry & Neurology
1993;47:563-567.
ment of the human circadian pacemaker by melatonin is independent of the circadian phase of treatment initiation: clinical implications. Journal of Biological Rhythms 2004;19:68-75.
105. Klein, T, Martens, H, Dijk, DJ, Kronauer, RE, Seely, EW, and
Czeisler, CA. Circadian sleep regulation in the absence of light
perception: chronic non-24-hour circadian rhythm sleep disorder
in a blind man with a regular 24-hour sleep-wake schedule. Sleep
1993;16:333-343.
106. Hoban, TM, Sack, RL, Lewy, AJ, Miller, LS, and Singer, CM. Entrainment of a free-running human with bright light? Chronobiology International 1989;6:347-353.
107. Okawa, M, Uchiyama, M, Ozaki, S, Shibui, K, Kamei, Y, Hayakawa, T, and Urata, J. Melatonin treatment for circadian rhythm sleep
disorders. Psychiatry & Clinical Neurosciences 1998;52:259-260.
108. Watanabe, T, Kajimura, N, Kato, M, Sekimoto, M, Hori, T, and
Takahashi, K. Case of a non-24 h sleep-wake syndrome patient
improved by phototherapy. Psychiatry & Clinical Neurosciences
2000;54:369-370.
109. Siebler, M, Steinmetz, H, and Freund, HJ. Therapeutic entrainment
of circadian rhythm disorder by melatonin in a non-blind patient.
Journal of Neurology 1998;245:327-328.
110. Arendt, J, Aldhous, M, and Wright, J. Synchronisation of a disturbed sleep-wake cycle in a blind man by melatonin treatment.
Lancet 1988;1:772-773.
111. Folkard, S, Arendt, J, Aldhous, M, and Kennett, H. Melatonin stabilises sleep onset time in a blind man without entrainment of cortisol
or temperature rhythms. Neuroscience Letters 1990;113:193-198.
112. Lapierre, O, and Dumont, M. Melatonin treatment of a non-24-hour
sleep-wake cycle in a blind retarded child. Biological psychiatry
1995;38:119-122.
113. Tzischinsky, O, Pal, I, Epstein, R, Dagan, Y, and Lavie, P. The importance of timing in melatonin administration in a blind man. Journal of pineal research 1992;12:105-108.
114. Okawa, M, Mishima, K, Nanami, T, Shimizu, T, Iijima, S, Hishikawa, Y, and Takahashi, K. Vitamin B12 treatment for sleep-wake
rhythm disorders. Sleep 1990;13:15-23.
115. Ohta, T, Ando, K, Iwata, T, et al. Treatment of persistent sleep-wake
schedule disorders in adolescents with methylcobalamin (vitamin
B12). Sleep 1991;14:414-418.
116. McCurry, SM, Gibbons, LE, Logsdon, RG, Vitiello, MV, and Teri,
L. Nighttime insomnia treatment and education for Alzheimer’s disease: a randomized, controlled trial. Journal of the American Geriatrics Society 2005;53:793-802.
117. Singer, C, Tractenberg, RE, Kaye, J, et al. A multicenter, placebocontrolled trial of melatonin for sleep disturbance in Alzheimer’s
disease. Sleep 2003;26:893-901.
118. Alessi, CA, Martin, JL, Webber, AP, Cynthia Kim, E, Harker, JO,
and Josephson, KR. Randomized, controlled trial of a nonpharmacological intervention to improve abnormal sleep/wake patterns in
nursing home residents. J Am Geriatr Soc 2005;53:803-810.
119. Ancoli-Israel, S, Gehrman, P, Martin, JL, Shochat, T, Marler, M,
Corey-Bloom, J, and Levi, L. Increased light exposure consolidates
sleep and strengthens circadian rhythms in severe Alzheimer’s disease patients. Behavioral Sleep Medicine 2003;1:22-36.
120. Ancoli-Israel, S, Martin, JL, Kripke, DF, Marler, M, and Klauber,
MR. Effect of light treatment on sleep and circadian rhythms in demented nursing home patients. Journal of the American Geriatrics
Society 2002;50:2829.
121. Dowling, GA, Hubbard, EM, Mastick, J, Luxenberg, JS, Burr, RL,
and Van Someren, EJ. Effect of morning bright light treatment for
rest-activity disruption in institutionalized patients with severe Alzheimer’s disease. Int Psychogeriatr 2005;17:221-236.
122. Hatfield, CF, Herbert, J, van Someren, EJ, Hodges, JR, and Hastings, MH. Disrupted daily activity/rest cycles in relation to daily
cortisol rhythms of home-dwelling patients with early Alzheimer’s
dementia. Brain 2004;127:1061-1074.
84. Kayumov, L, Brown, G, Jindal, R, Buttoo, K, and Shapiro, CM.
A randomized, double-blind, placebo-controlled crossover study of
the effect of exogenous melatonin on delayed sleep phase syndrome.
Psychosomatic medicine 2001;63:40-48.
85. Dahlitz, M, Alvarez, B, Vignau, J, English, J, Arendt, J, and Parkes,
JD. Delayed sleep phase syndrome response to melatonin. Lancet
1991;337:1121-1124.
86. Mundey, K, Benloucif, S, Harsanyi, K, Dubocovich, ML, and Zee,
PC. Phase-dependent treatment of delayed sleep phase syndrome
with melatonin. Sleep 2005;28:1271-1278.
87. Dagan, Y, Yovel, I, Hallis, D, Eisenstein, M, and Raichik, I. Evaluating the role of melatonin in the long-term treatment of delayed
sleep phase syndrome (DSPS). Chronobiology International
1998;15:181-190.
88. Okawa, M, Takahashi, K, Egashira, K, et al. Vitamin B12 treatment for delayed sleep phase syndrome: a multi-center double-blind
study. Psychiatry & Clinical Neurosciences 1997;51:275-279.
89. Uchiyama, M, Shibui, K, Hayakawa, T, et al. Larger phase angle
between sleep propensity and melatonin rhythms in sighted humans
with non-24-hour sleep-wake syndrome. Sleep 2002;25:83-88.
90. Boivin, DB, James, FO, Santo, JB, Caliyurt, O, and Chalk, C. Non24-hour sleep-wake syndrome following a car accident. Neurology
2003;60:1841-1843.
91. Oren, DA, Giesen, HA, and Wehr, TA. Restoration of detectable
melatonin after entrainment to a 24-hour schedule in a ‘free-running’ man. Psychoneuroendocrinology 1997;22:39-52.
92. Hashimoto, S, Nakamura, K, Honma, S, and Honma, K. Free-running of plasma melatonin rhythm prior to full manifestation of a
non-24 hour sleep-wake syndrome. Psychiatry & Clinical Neurosciences 1998;52:264-265.
93. Hayakawa, T, Kamei, Y, Urata, J, Shibui, K, Ozaki, S, Uchiyama,
M, and Okawa, M. Trials of bright light exposure and melatonin
administration in a patient with non-24 hour sleep-wake syndrome.
Psychiatry & Clinical Neurosciences 1998;52:261-262.
94. Kamei, Y, Hayakawa, T, Urata, J, et al. Melatonin treatment for circadian rhythm sleep disorders. Psychiatry & Clinical Neurosciences
2000;54:381-382.
95. McArthur, AJ, Lewy, AJ, and Sack, RL. Non-24-hour sleep-wake
syndrome in a sighted man: circadian rhythm studies and efficacy of
melatonin treatment. Sleep 1996;19:544-553.
96. Dagan, Y, and Ayalon, L. Case study: psychiatric misdiagnosis of
non-24-hours sleep-wake schedule disorder resolved by melatonin.
J Am Acad Child Adolesc Psychiatry 2005;44:1271-1275.
97. Sack, RL, Lewy, AJ, Blood, ML, Keith, LD, and Nakagawa, H. Circadian rhythm abnormalities in totally blind people: incidence and
clinical significance. J Clin Endocrinol Metab 1992;75:127-134.
98. Lockley, SW, Skene, DJ, James, K, Thapan, K, Wright, J, and Arendt,
J. Melatonin administration can entrain the free-running circadian
system of blind subjects. Journal of Endocrinology 2000;164:R1-6.
99. Sack, RL, Brandes, RW, Kendall, AR, and Lewy, AJ. Entrainment
of free-running circadian rhythms by melatonin in blind people. N
Engl J Med 2000;343:1070-1077.
100. Hack, LM, Lockley, SW, Arendt, J, and Skene, DJ. The effects of
low-dose 0.5-mg melatonin on the free-running circadian rhythms
of blind subjects. J Biol Rhythms 2003;18:420-429.
101. Lewy, AJ, Hasler, BP, Emens, JS, and Sack, RL. Pretreatment circadian period in free-running blind people may predict the phase angle of
entrainment to melatonin. Neuroscience Letters 2001;313:158-160.
102. Lewy, AJ, Bauer, VK, Hasler, BP, Kendall, AR, Pires, ML, and
Sack, RL. Capturing the circadian rhythms of free-running blind
people with 0.5 mg melatonin. Brain Research 2001;918:96.
103. Lewy, AJ, Emens, JS, Sack, RL, Hasler, BP, and Bernert, RA. Low,
but not high, doses of melatonin entrained a free-running blind
person with a long circadian period. Chronobiology International
2002;19:649-658.
104. Lewy, AJ, Emens, JS, Bernert, RA, and Lefler, BJ. Eventual entrainSLEEP, Vol. 30, No. 11, 2007
1458
Circadian Rhythm Sleep Disorders: Part I, Basic Principles, Shift Work and Jet Lag
Disorders
An American Academy of Sleep Medicine Review
Robert L Sack, MD1; Dennis Auckley, MD2; R. Robert Auger, MD3; Mary A. Carskadon, PhD4; Kenneth P. Wright Jr, PhD5; Michael V. Vitiello, PhD6; Irina V. Zhdanova, MD7
1
Department of Psychiatry, Oregon Health Sciences University, Portland, OR; 2Cleveland, OH; 3Mayo Clinic Sleep Disorders Center, Mayo Clinic,
Rochester, MN; 4Dept. Psychiatry & Human Behavior, Warren Alpert Medical School of Brown University, Providence, RI; 5Department of Integrative
Physiology, University of Colorado, Boulder, CO; 6Psychiatry and Behavioral Sciences, University of Washington, Seattle, WA; 7Department of Anatomy
and Neurobiology, Boston University, Boston, MA
Objective: This the first of two articles reviewing the scientific literature on
the evaluation and treatment of circadian rhythm sleep disorders (CRSDs), employing the methodology of evidence-based medicine. In this first
part of this paper, the general principles of circadian biology that underlie
clinical evaluation and treatment are reviewed. We then report on the accumulated evidence regarding the evaluation and treatment of shift work
disorder (SWD) and jet lag disorder (JLD).
Methods: A set of specific questions relevant to clinical practice were
formulated, a systematic literature search was performed, and relevant
articles were abstracted and graded.
Results: A substantial body of literature has accumulated that provides
a rational basis the evaluation and treatment of SWD and JLD. Physiological assessment has involved determination of circadian phase using
core body temperature and the timing of melatonin secretion. Behavioral
assessment has involved sleep logs, actigraphy and the MorningnessEveningness Questionnaire (MEQ). Treatment interventions fall into three
broad categories: 1) prescribed sleep scheduling, 2) circadian phase shifting (“resetting the clock”), and 3) symptomatic treatment using hypnotic
and stimulant medications.
Conclusion: Circadian rhythm science has also pointed the way to rational interventions for the SWD and JLD, and these treatments have been
introduced into the practice of sleep medicine with varying degrees of
success. More translational research is needed using subjects who meet
current diagnostic criteria.
Keywords: Circadian rhythm sleep disorders
Citation: Sack RL; Auckley D; Auger RR; Carskadon MA; Wright KP; Vitiello MV; Zhdanova IV. Circadian rhythm sleep disorders: Part I, basic principles, shift work and jet lag disorders. SLEEP 2007;30(11):1460-1483.
4.2 Literature Search
5.0 Circadian Rhythm Biology
5.1 General Principles
5.2 Assessment Strategies Based on Basic Circadian
Science: Circadian Phase Markers
5.3 Assessment Strategies Based on Behavioral Science
5.3.1 Sleep Logs and Diaries.
5.3.2 Actigraphy
5.3.3 The “Morningness -Eveningness Questionnaire”
(MEQ).
5.4 Treatment of CRSDs Based on Circadian Rhythm
Science
5.4.1 Prescribed Sleep Scheduling
5.4.2 Circadian Phase Shifting with Timed Light
Exposure
5.4.3 Circadian Phase Shifting with Timed Melatonin
Administration.
5.4.4 Other Phase-Shifting Treatments
5.4.5 Symptomatic Treatment: Counteracting Insomnia
5.4.6 Symptomatic Treatment: Counteracting Excessive
Sleepiness
6.0 Shift Work Disorder
6.1 Diagnostic Issues
6.2 Risk Factors
6.2.1 Age
6.2.2 Gender
6.2.3 Timed Light Exposure
6.2.4 Familial (genetic) Predisposition
6.3 Assessment Tools
6.3.1 Sleep Logs and Diaries
6.3.2 The “Morningness-Eveningness Questionnaire”
TABLE OF CONTENTS
(Section numbers run consecutively through Parts I and II)
1.0 Introduction
2.0 Definition and Overview of Circadian Rhythm Sleep
Disorders
2.1 Classification
2.2 Prevalence
3.0 The Questions Addressed in this Review
4.0 Methods
4.1 Inclusion and Exclusion
This is not an industry supported study. Dr. Sack has received research
support from GlaxoSmithKline, Takeda, and Cephalon and has consulted
for Minimitter Company. Dr. Auckley has received research support from
Invacare and TAP Pharmaceuticals. Dr. Carskadon has received research
support from Evotec and Cephalon and has participated in speaking engagements for World Class and Cephalon. Dr. Wright has received research support from and has participated in speaking engagements for Cephalon and
Takeda, and has consulted for Takeda. Dr. Vitiello is on the speakers bureau
for Takeda. Drs. Auger and Zhdanova have indicated no financial conflicts
of interest.
[email protected]
SLEEP, Vol. 30, No. 11, 2007
1460
CSRD Review Part I—Sack et al
6.3.3 Actigraphy
6.3.4 Polysomnography
6.3.5 Phase markers
6.3.5.1 Core body temperature rhythm
6.3.5.2 Melatonin rhythm
6.4 Treatment
6.4.1 Prescribed Sleep/Wake Scheduling
6.4.2 Circadian Phase Shifting
6.4.2.1 Timed light exposure
6.4.2.2 Timed melatonin administration
6.4.2.3 Promoting sleep with hypnotic medication
6.4.2.4 Promoting alertness with stimulant
medication
7.0 Jet Lag Disorder
7.2 Risk Factors
7.2.1 Age
7.2.2 Gender
7.2.3 Light Exposure
7.2.4 Familial (genetic) Predisposition
7.2.5 Miscellaneous Risk Factors
7.3.1 Questionnaires
7.3.2 Actigraphy
7.3.4 Phase Markers
7.4 Treatment
7.4.2.3 Promoting sleep with hypnotic medication
7.4.2.4 Promoting alertness with stimulant
medication
7.4.2.5 Miscellaneous
8.0 Discussion
an imposed or voluntary shift in the timing of sleep exceeds the
limits of circadian adaptation, misalignment occurs and generates
a constellation of symptoms that characterize a disorder. However, this grouping of SWD and JLD together is not meant to
imply that endogenous factors (such as individual differences in
the ability to sleep at an unfavorable circadian phase) do not contribute to SWD and JLD.
The second paper will deal with disorders that are thought to
be more intrinsic; that is, involving a problem with the circadian
system itself (although these disorders may, in turn, be influenced
by exogenous factors). Specifically, these disorders include advanced sleep phase disorder (ASPD), delayed sleep phase disorder (DSPD), free-running disorder (FRD), and irregular sleepwake rhythm (ISWR). These reports will be accompanied by
practice recommendations formulated by the AASM Standards
of Practice Committee.
2.0 DEFINITION AND OVERVIEW OF CIRCADIAN RHYTHM SLEEP
DISORDERS
2.1 Classification
Major progress is being made in understanding the biology of
circadian rhythms, but in clinical practice, classification remains
based primarily on criteria related to a constellation of symptoms,
at times supplemented by standardized questionnaires and laboratory tests.
There are six distinct CRSDs currently recognized in the International Classification of Sleep Disorders (ICSD-2),1 namely:
1) delayed sleep phase type, 2) advanced sleep phase type, 3)
irregular sleep-wake phase type, 4) free-running type, 5) jet lag
type, and 6) shift work type. The ICSD-2 also recognizes CRSDs
secondary to medical conditions and drug or substance abuse,
as well as a general category, CRSD Not Otherwise Specified
(NOS). In order to be consistent with the International Classification of Diseases, the clinical entities are classified as Type, but are
equivalent to the more commonly employed labeling as disorders
or syndromes with the associated abbreviations; for example, delayed sleep phase disorder (DSPD).
According to the ICSD-2,1 “The essential feature of CRSDs
is a persistent or recurrent pattern of sleep disturbance due primarily to alterations in the circadian timekeeping system or a
misalignment between the endogenous circadian rhythm and
exogenous factors that affect the timing or duration of sleep.”
Thus, either exogenous or endogenous factors (and often both)
can contribute to the misalignment between the timing of internal circadian rhythms and the desired (from the patient’s perspective) or required (from the scheduling demands of society)
time for sleep.
The diagnostic criteria include “impairment,” e.g., “social, occupational, or other.” While there may be a correlation between
the degree of misalignment and the symptom burden, such is not
always the case. Some individuals appear to have phase tolerance;2 that is, their sleep is relatively unaffected by circadian misalignment; others may be very sensitive.
The diagnosis also requires that the disorder not be “better explained” by another primary sleep disorder. This criterion is very
important clinically; for example, a complaint of sleepiness in a
night shift worker should not overlook the possibility of obstructive sleep apnea or some other primary sleep disorder.
1.0 INTRODUCTION
This is the first of two articles authored by an American Academy of Sleep Medicine (AASM) Task Force charged by the
Standards of Practice Committee with reviewing the scientific
literature on the evaluation and treatment of circadian rhythm
sleep disorders (CRSDs), employing the methodology of evidence-based medicine. To this end, the Task Force formulated a
set of specific questions relevant to clinical practice, extensively
searched the medical literature, abstracted the core findings, and
graded the quality of the evidence. From this process, an evidence
table was constructed (available online at http://www.aasmnet.
org/). In these two review articles, we provide a summary of the
evidence gleaned through this process, and place the evidence regarding clinical issues in the context of current circadian science.
Because of the large volume of relevant scientific literature, the
Task Force divided the report into two papers. In the first paper,
we review the circadian science concepts and research strategies
that have provided the framework for clinical investigation. We
then report on the accumulated evidence regarding shift work disorder (SWD) and jet lag disorder (JLD). We grouped SWD and
JLD together because, in both of these disorders, the circadian
system functions adequately under usual circumstances, but when
SLEEP, Vol. 30, No. 11, 2007
1461
Table 1—Clinical Questions Addressed in the Review
Clinical Questions
Observations promoting questions
Risk Factors
Is age a risk factor for developing a CRSD?
Basic research suggests that the circadian system undergoes major changes over the
course of the life cycle.
Is gender a risk factor for developing a
CRSD?
Gender may be a significant risk factor for CRSDs, given the interaction between the
circadian and reproductive systems, including the menstrual cycle. Gender could be also
an important risk factor because of employment patterns or childcare duties.
Is insufficient, excessive, or inappropriately
timed light exposure a risk factor for
developing a CRSD?
Because sunlight is the most important circadian time cue in humans, it is logical to ask
whether the intensity, duration or timing of light exposure is a risk factor for CRSDs.
Is there a familial (genetic) predisposition
for developing a CRSD?
Many patients with CRSDs report family members with similar problems. Furthermore,
recent advances in molecular biology have identified “clock genes” that could be involved
in the pathophysiology of CRSDs.
Assessment Tools
(using questionnaire data and not clinical evaluation), 32.1% of
night workers and 26.1% of rotating workers met the minimal
criteria for SWD.3 There are almost no prevalence data for the
other CRSDs. In one random telephone survey,4 seven people out
of 1525 contacted had sleep log patterns similar to DSPD, but just
one actually met diagnostic criteria for DSPD after interview.
The proportion of patients who are diagnosed with a CRSD in
current sleep disorders medicine clinics is quite small compared
to other diagnostic categories.5,6 In a review of one clinic’s experience, Dagan5 found that DSPD was the most common CRSD
diagnosis (83%), followed by free-running disorder (12%). ASPD
and ISWR were very rarely diagnosed, accounting for less than
2% of the CRSD patients. On the other hand, the number of patients presenting to a clinic may be quite different from the prevalence in the population. Patients with CRSDs may not recognize
that their problem has a physiological basis, or may not know that
medical help is available.
How useful is a sleep log (diary)?
Sleep-wake diaries (sleep logs) are consistently recommended as a method for evaluating
sleep schedules in CRSD patients.
3.0 THE QUESTIONS ADDRESSED IN THIS REVIEW
How useful is actigraphy?
The ICSD-2 diagnostic criteria for most CRSDs require that abnormalities in the timing
of the habitual sleep pattern be documented with either sleep logs or actigraphy for seven
days or more.1
How useful is the MEQ in clinical practice?
The Morningness-Eveningness Questionnaire (MEQ) developed by Horne and Ostberg
in 19767 has become a widely employed instrument to classify individuals with extreme
circadian tendencies (“larks” and “owls”).
In order to focus the review, the Task Force, in communication with the Standards of Practice Committee of the AASM,
constructed questions drawn from common clinical concerns in
the evaluation and treatment of CRSDs. Table 1 lists the specific
questions (first column) followed by one or more considerations
that prompted the question.
Is a PSG necessary in the clinical
management of a CRSD?
Polysomnography (PSG) is considered the “gold standard” for sleep assessment. In some
of the research studies we reviewed, PSG, and in a few instances, multiple sleep latency
tests (MSLTs) have been employed.
When might it be useful (or necessary) to
assess circadian phase and/or amplitude
using a marker such as core body
temperature (CBT) or melatonin?
Methods have been refined that can determine circadian phase (circadian time [CT]) in
humans.
Treatment
Is prescribed sleep/wake scheduling safe and
effective?
Chronotherapy was the first recognized treatment for a CRSD and can be considered an
example of prescribed sleep scheduling, based on a hypothesized circadian mechanism.
Another example is prescribed napping proposed as a countermeasure for night workers.
Is timed light exposure safe and effective?
Is timed melatonin administration safe and
effective?
Inasmuch as CRSDs involve a misalignment of the circadian system with the preferred
sleep schedule, can this be corrected by circadian phase shifting?
Are sleep-promoting medications safe and
effective?
Are wakefulness-promoting medications
safe and effective?
Insomnia can be one of the symptoms of a CRSD.
Excessive sleepiness can be one of the symptoms of CRSDs.
It should be noted that an unconventional sleep schedule does
not in itself qualify as a CRSD. If the timing of sleep is congruent
with the timing of the circadian sleep propensity rhythm (the two
rhythms are synchronized), and there is no symptomatic burden or
disability, then there is no basis for a CRSD diagnosis. Likewise,
if a patient has insomnia regardless of when he/she sleeps, then a
diagnosis of insomnia and not a CRSD should be considered.
Although we have divided these reports into exogenous and
endogenous disorders, we recognize that CRSDs can involve a
mixture of etiological factors. For example, it has been suggested
that the greater tendency for teenagers and young adults to have
DSPD may be due to some alteration of the circadian system
(such as a lengthening of the intrinsic circadian period—possibly
secondary to hormonal influences), as well as peer-reinforced beSLEEP, Vol. 30, No. 11, 2007
havior patterns such as staying up late and “sleeping in.” It is also
possible that tolerance to shift work or jet travel may depend on
a mixture of exogenous and endogenous factors; for example, it
has been suggested that night work and westward flight may be
easier for evening types (“owls”) because of their stronger natural
propensity to delay their circadian rhythms.
2.2 Prevalence
The prevalence of CRSDs is unknown, although, if one takes
into account the large number of people who do shift work or fly,
it must be high. There are very few community based epidemiological studies of CRSDs. According to the only study that combined formal diagnostic criteria with an epidemiologic sample
1462
Table 2—Search Strategy and Results
Search Term(s)
Sleep Disorders,
Circadian Rhythm
Chronobiology Disorders
Work Schedule Tolerance,
AND Sleep
Jet Lag Syndrome
Delayed Sleep Phase Syndrome
Advanced Sleep Phase Syndrome
Irregular Sleep-Wake Disorder
Non–24-Hour Sleep-Wake Disorder
Chronotherapy combined
with Sleep Disorders
Phototherapy combined
Melatonin combined
Blindness combined
Morningness Eveningness
Total
436
131
687
119
111
26
0
2
35
127
254
44
89
2084
*Found in an iterative search strategy (see text)
4.2 Literature Search
4.0 METHODS
We searched MEDLINE through October 2006 (using the
search terms listed in Table 2) to identify citations of potential relevance for this review. The most relevant search term, Sleep Disorders, Circadian Rhythm, became a MESH heading in the year
2000, and the search term, Chronobiology Disorders, became a
MESH heading in 2001. Several CRSDs are not yet included in
the MESH headings list. Consequently, to identify relevant articles, especially those published prior to 2000, the terms were
searched both as MESH headings and as keywords. Also, broader
search terms were used and then limited by including sleep as a
search co-term. An iterative process was used to remove duplicates; that is, as each term was searched, only articles that had
not been previously identified were added to the citation list. In
addition, the bibliographies of review articles were examined by
Task Force members in order to find articles that were missed in
the initial search.
After this large set of potentially relevant citations was identified, the titles and abstracts were reviewed by at least two members of the task force who voted for or against inclusion in a final
set of articles to be reviewed in more detail and scored (see below). When the two reviewers were in disagreement, the Chair of
the Task Force (RLS) acted as a tiebreaker.
Each article was abstracted either by a task force member or
a paid professional. Each abstract contained four essential items
that were placed in a PICO evidence table; namely, 1) A description of the Patient or Problem that was addressed, 2) The Intervention that was made, 3) A Comparison intervention (if necessary) and 4) The Outcome(s). These abstracts are posted in an
evidence table on the AASM website: www.aasmnet.org/
In addition to being abstracted, the studies were graded using
the Oxford System for Evidence-Based Medicine8 (http://www.
cebm.net/index.aspx?o=1025). See Table 3.
4.1 Inclusion and Exclusion.
To address these questions, the medical literature was searched
for studies of patients with a presumptive or diagnosed CRSD,
and an evidence table constructed. Searches were limited to articles published in the English language involving human subjects. Abstracts, theoretical papers and editorials were excluded.
Review articles were excluded from the evidence table, but have
been incorporated into this report where appropriate for background. Because unequivocal cases of ASPD and FRD are quite
rare, single case reports were accepted for these categories; otherwise, studies were required to include at least eight subjects.
We did not include studies of disorders that may have a circadian
component but are not considered CRSDs; e.g., restless legs syndrome, seasonal affective disorder (winter depression), and extended duty/acute sleep deprivation. Also, we did not review studies of treatments that might affect circadian rhythms if the study
did not aim to correct a circadian abnormality (e.g., melatonin
administration for psychophysiological insomnia). No age range
was imposed; in other words, we included studies that involved
children, young adults, and older adults. Some of the studies were
used as evidence on more than one relevant question; i.e., risk,
assessment, and treatment.
We also reviewed studies of simulated SWD or JLD and included them in the evidence table if they provided evidence for
important principles that could be applied clinically. These studies
recruited subjects without a clinical diagnosis who participated in
a phase shifting protocol designed to simulate a clinical condition.
Given the constraints of space, these studies are summarized in
the text, and not described in detail.
SLEEP, Vol. 30, No. 11, 2007
Number of Citations*
1463
Table 3—Levels of Evidence
Adapted from Oxford Centre for Evidence-Based Medicine (May 2001)
clock dependent alerting process during the waking hours. Consequently, attempting sleep at the “wrong circadian phase” (during the “circadian day”) undermines sleep quality and shortens its
duration because of the competing circadian arousal process. The
shortened sleep duration may, in turn, lead to an accumulation of
homeostatic sleep drive.
Level
Risk/ Assessment
Treatment
1
Validating1 cohort with well-validated reference standards2
High quality randomized controlled trial (RCT) on wellcharacterized subjects or patients
2
Smaller or “exploratory” cohort study or one that has
incompletely validated reference standards2
Cohort study or flawed clinical trial (e.g., small N, blinding
not specified, possible non-random assignment to treatment,
incompletely validated reference standards2)
5.2 Assessment Strategies Based on Basic Circadian Science:
Circadian Phase Markers
3
Case control study or cross-sectional survey
Case control study
4
Case series (and poor quality cohort and case control
studies)
One of the important strategies useful in circadian science is
to be able to know “what time it is in the brain”: in other words,
to determine, at various times, the phase of the circadian cycle.
To that end, major efforts have been made to develop markers
of circadian phase suitable for human investigation; for example,
the phase and amplitude of the core body temperature (CBT) or
the melatonin rhythm. These markers can be thought of as “the
hands on the clock.” Circadian phase markers are beginning to be
used as assessment tools to detect circadian timing abnormalities
clinically as the barriers of inconvenience and expense are being
lowered. One can, in principle, employ any physiological variable
that is modulated by SCN output, provided that the evoked influences on the rhythm (masking) are factored out. The sleep-wake
cycle itself is a rough indicator of circadian phase, but it is strongly influenced by homeostatic sleep drive, as well as many other
factors that obscure or “mask” the underlying circadian signal.
Notwithstanding, it has been shown that wake up time provides
a fair estimate of circadian phase in subjects who are allowed to
sleep on a “free schedule,” but entrained to a 24-h day.20,21
Historically, the core body temperature (CBT) rhythm has been
used more extensively than any other circadian phase marker, but
like sleep, the circadian signal from the CBT rhythm can be easily
masked by activity, food intake, and sleep. Consequently, valid
estimates of circadian phase derived from the CBT rhythm require that a subject be kept awake, at bed rest, and fed equally
distributed small meals for at least 24 hours—the “constant routine protocol.”22 This technique has been useful for research, but
seems unsuitable for clinical use. As an alternative to the constant
routine, masking effects on CBT can be minimized by mathematical adjustments to the temperature rhythm,23 but the magnitude of
the adjustment varies according to circadian phase.24
The timing of melatonin secretion by the pineal gland has become an increasingly popular strategy for determining circadian
phase. This technique has been facilitated by the availability of
immunoassays that are sufficiently sensitive and specific so that
concentrations of melatonin can be measured in plasma or saliva;
or its metabolite, 6-sulphatoxy melatonin (aMT6s) in urine. The
transition from low, daytime secretion to robust nocturnal secretion, the “melatonin onset” provides a high-resolution marker of
circadian phase and is relatively convenient because serial sampling can be done in the evening, at least for subjects who are normally entrained;25 however, the entire melatonin profile, or other
points on it (e.g., midpoint of secretion) can also be used as phase
markers. Melatonin secretion is suppressed by light exposure (a
masking effect), so that samples need to be obtained under dim
light conditions, and thus the procedure is often termed the dim
light melatonin onset (DLMO). It has also been reported that posture26,27 and drugs (such as beta-blockers, NSAIDS, and caffeine)
may influence melatonin levels and thus may mask, to some degree, the melatonin rhythm. 28-31
1. Validating studies test the quality of a specific diagnostic test, based on prior evidence.
2. Reference standards: PSG, sleep logs, actigraphy, phase markers, validated self-reports.
The Oxford system defines four levels of evidence, and appends each level with an “a” if the evidence is based on a systematic review, or a “b” if it
refers to a single study. Because we did not find any systematic reviews (only individual reports), we dropped the “b” and indicated only the numerical
level of evidence. Papers that were considered important background citations are included in the bibliography without an evidence grade.
for the entraining effects of light.13,14 These novel nonvisual circadian photoreceptors, which contain the photopigment melanopsin,
are most sensitive to blue wavelength light; thus blue light exposure may be the most efficient wavelength to shift the circadian
system and suppress melatonin. Based on these discoveries, light
treatment devices that are enriched with blue light are now being
tested.15 Although for the mammalian circadian system, blue light
exposure of the ganglion cells is important, there appears to be
some redundancy in the circadian photoreceptive system, such
that the rods and cones also influence the circadian response to
light. In any case, ordinary white light fixtures of sufficient intensity can produce phase shifts equal to blue light.
Nonphotic time cues (e.g., scheduled sleep and activity) may
have some influence on circadian timing, but their potency, compared to the solar light/dark cycle, remains to be defined and appears to be relatively weak. Because people ordinarily sleep at
night in a dark space with eyes closed, the sleep/wake schedule
indirectly influences circadian rhythms. In fact, Burgess and Eastman16 have recently shown that manipulations of sleep duration
(short nights [6 h] or long nights [9 h]) can produce phase shifts,
presumably by gating exposure to ambient light.
The effect of environmental time cues on the circadian system
depends on the timing of their occurrence relative to the endogenous circadian cycle. For example, (in a normally entrained individual) light exposure in the morning around dawn resets the
pacemaker to an earlier time, while light exposure in the evening around dusk resets the pacemaker to a later time. These time
(phase) dependent effects of environmental cues on the circadian
system can be plotted as a phase response curve (PRC).17 The
circadian system is most sensitive to light during the biological
night, when humans normally sleep, and is least sensitive to light
about midday recently (reviewed by Duffy and Wright).18 Thus,
in circadian rhythm biology, the timing of an intervention (for
example, prescribed bright light exposure) can be as important (or
more important) than the intensity (dose).
The interactions between the homeostatic and circadian mechanisms for sleep regulation are helpful in explaining much of the
symptomatology of CRSDs. According to the opponent process
model of sleep regulation,19 the circadian system generates a
5.0 CIRCADIAN RHYTHM BIOLOGY
5.1 General Principles
In order to put the clinical research into the appropriate context, we felt it was important to review, more generally, the current concepts and experimental strategies used in human circadian
rhythm research. A full introduction to circadian rhythm biology
can be found in a recently published textbook9 and is beyond the
scope of this paper.
In the last decade, breakthroughs have been made in understanding the intracellular protein transcriptional feedback mechanisms that generate circadian rhythms. These discoveries are just
beginning to reach the clinical arena as genetic mechanisms are
being investigated as possible etiological factors in some CRSDs.
These studies are reviewed in some detail in Part II of this report.
Before these advances at the molecular level, it was well
documented that mammalian circadian rhythms were generated within the neurons of the suprachiasmatic nucleus (SCN)
of the hypothalamus. Output signals (efferents) from the SCN
not only modulate daily rhythms in sleep and alertness, but also
the rhythms of core body temperature and the secretion of certain hormones such as melatonin and cortisol. It was also well
established that, in most humans (reviewed by Dijk and Lockley),10 the intrinsic rhythm of the clock is slightly longer than
24 hours, so that precise synchronization to a 24-hour day (entrainment) depends on exposure to environmental time signals
(zeitgebers)—most importantly, the solar light/dark cycle. In the
absence of timing signals (e.g., sighted subjects kept in temporal isolation), or light exposure (e.g., totally blind subjects),
circadian rhythms typically “free-run” on a non–24-hour cycle,
expressing the intrinsic circadian (circa meaning about and dian
meaning day) period of the clock. Therefore, maintaining normal entrainment is a dynamic process that depends on regular
adjustments of the circadian pacemaker via exposure to the relevant environmental time cues, most importantly the solar lightdark cycle.
Recently, non-rod, non-cone photoreceptors in the ganglion
cells of the retina have been identified11,12 as especially important
SLEEP, Vol. 30, No. 11, 2007
1464
SLEEP, Vol. 30, No. 11, 2007
When both CBT (using constant routine conditions) and
DLMO have been assessed concurrently as phase markers, the
correlation is usually high.32,33 For example, in a phase shifting
study using bright light, Shanahan and Czeisler33 found the correlation between the two phase markers to be 0.97 (P <0.0001;
N = 23). Klerman, et al.34 measured circadian phase in a timeisolated environment in 13 subjects on three occasions, spaced
five days apart, and found that the standard deviation, using CBT
data, was 0.78 h; using cortisol data, 0.65 h; and using melatonin
data, it ranged from 0.23 to 0.35 h (for the eight different analysis
methods). In summary, melatonin was a much more stable phase
marker than CBT. Benloucif et al.35 also found melatonin to be
a more stable phase marker than CBT, although the experimental conditions were not so rigidly controlled, and the CBT was
estimated by mathematical de-masking, not a constant routine.
These findings provide strong support for the melatonin profile
as the most stable, and therefore presumably the most accurate,
currently available marker for circadian phase. Because of its
convenience, sensitivity, and validity, the DLMO appears to be
on the threshold for clinical application. A consensus on the methodology of the procedure would facilitate its development as a
clinical tool; for example, standardizing the minimum frequency
of sampling, the lighting conditions required, and the definition
of the “melatonin onset” for both plasma and saliva. Norms could
then be developed.
Almost by definition, a circadian rhythm sleep disorder involves an abnormality in the timing of sleep relative to the optimal circadian phase for sleep. The relationship between the timing of sleep and the circadian phase (estimated by a circadian
marker) can be quantified as the interval (phase angle) between
the two rhythms. To date, only a few studies have attempted to
measure phase angle abnormalities in CRSDs; for example, Uchiyama et al. found a delayed sleep propensity in DSPD patients
relative to the phase of the circadian pacemaker as measured by
the melatonin profile.36
5.3 Assessment Strategies Based on Behavioral Science
In addition to circadian biological science, circadian rhythm
studies have utilized some behavioral assessment techniques, also
used in other sleep disorders, but especially relevant to CRSDs.
5.3.1 Sleep Logs and Diaries
As mentioned above, sleep-wake diaries (sleep logs) are consistently recommended as a method for evaluating sleep schedules in CRSD patients; however, there are no widely accepted,
standardized sleep logs, and investigators and clinicians often
construct their own. Sleep logs have apparent face validity and
can provide data on qualitative as well as quantitative aspects of
sleep.
A recent large-scale clinical trial (described below)37 used electronic diaries to assess sleepiness during the night shift (sleepiness, mistakes, unintentional and intentional sleep episodes, accidents, or near accidents), sleepiness during the commute home
(unintentional sleep episodes, accidents, or near accidents) and
sleep efficiency during the daytime following a night shift. Such
diary techniques, if adapted for clinical practice, could help to
document excessive sleepiness and clinical significance of the
sleepiness reported by SWD patients.
1465
Table 4—Aspects of Circadian Theory and the Correlation (r) between MEQ Score and Objective Phase Markers in Unaffected, Healthy Individuals
Aspect of
Theory
Simulated nightshift/
shift work
Diurnal Preference/age
Endogenous oscillator/
overt circadian
rhythms
Reference
Study Population
Study Type
Phase Marker
Baehr, 2000
172 adults (25.2 ± 5.3 yrs)
Griefahn, 2002 34 males (22.3 ± 3.1 yrs)
Other*
Const. Rtn.
Martin, 1998
Mitchel, 1997
Duffy, 2002
Other
Other
Const. Rtn.
Tmin
Tmin (main study)
DLMO (main study)
Tmin
Tmin
Tmin (older adults)
Tmin (young adults,
previously reported)
35 adults (26.3 ± 6.2 yrs)
32 adults (24.7 ± 4.6 yrs)
13 adults (67.4 ± 3.2 yrs)
Griefahn, 2002 51 adults (21.8 ± 2.6 yrs)
Martin, 2002
Roemer, 2003
Study 1:
26 adults (18-38 yrs)
34 men (22.2 ± 3.1 yrs)
17 women (20.9 ± 1.1 yrs)
Study 2:
57 adults (28.0 ± 10.3 yrs)
Laberge, 2000
37 adolescents/adults
(14-31 yrs)
Duffy, 2001
17 adults (23.5 ± 3 yrs)
Const. Rtn.
MEQ/Phase Circadian
marker (r)
-0.520
-0.483
-0.686
-0.459
-0.650
-0.49
-0.76
Other
Tmin
DLMO
DLMO
-0.353
-0.607
-0.48
Const. Rtn.
Const. Rtn.
Other
DLMO
DLMO
DLMO
-0.6818
-0.5562
-0.3964
Const. Rtn.
Const. Rtn.
DLMO
Tmin
-0.49
-0.60
* Indicates a study design “Other” than Constant Routine
The Social Rhythms Metric (SRM), developed by Monk et al.38
was designed to quantify daily social and occupational rhythms;
in particular, gauging the regularity of everyday activities. The
SRM has been used as a research tool to test hypotheses regarding the effect of social rhythmicity on sleep quantity and quality
in affective disorders,39,40 but we found no studies of its use in
CRSDs.
Although many of the CRSD research studies we reviewed
employed sleep logs, we did not find any studies that specifically
evaluated their reliability or validity as a clinical assessment tool
for CRSDs; therefore, we did not pursue our question of the utility
of sleep logs and diaries further (except to mention examples of
non-standard methods used in some studies).
when sleep is attempted at an unfavorable phase of the circadian cycle. Actigraphy, therefore, would be particularly
good for aiding in the diagnosis of delayed or advanced
sleep phase disorder, non-24-hour-sleep syndrome and in
the evaluation of sleep disturbances in shift workers. It must
be remembered, however, that overt rest-activity rhythms
are susceptible to various masking effects, so they may not
always show the underlying rhythm of the endogenous circadian pacemaker.”
Updated Practice Parameters were recently developed (Morgenthaler et al., 2007), and provide further endorsement for actigraphy as a useful clinical tool in the evaluation and the assessment
of treatment response in CRSDs.
Because actigraphy has been thoroughly addressed in two recent AASM reports, the task force did not systematically review
actigraphy, and refers the reader to these published reports (Ancoli-Israel et al., 2003; Morgenthaler et al., 2007).
5.3.2 Actigraphy
ICSD-2 diagnostic criteria for most CRSDs require that abnormalities in the timing of the habitual sleep pattern be documented with either sleep logs or actigraphy for seven days or more.1
Actigraphy provides a reasonably accurate estimate of sleep and
wakefulness that can be readily obtained over multiple sleep
cycles and is thus very useful for the longitudinal assessment of
sleep patterns. Indeed, the scientific literature addressing the role
of actigraphy in the study of sleep and circadian rhythms was extensively reviewed by an AASM Task Force in 200341 with the
subsequent development of Practice Parameters.42 At that time,
the Task Force concluded that:
5.3.3 The “Morningness -Eveningness Questionnaire” (MEQ)
The MEQ, developed by Horne and Ostberg in 1976,7 contains 19 questions aimed at determining when the respondent’s
natural propensity to be active lies during the daily temporal
span. Most questions are framed in a preferential manner, in
the sense that the respondent is asked to indicate when, for example, he/she would prefer to wake up or start sleep, rather than
when he/she actually does. Questions are multiple choice, with
each answer assigned a value from 0 to 6. Their sum gives a
score ranging from 16 to 86, with lower values corresponding to
evening types. More recently, another questionnaire—the Munich Chronotype Questionnaire—has been developed to assess
morning and evening preferences43,44; that is, to separate putative “larks” from “owls.”45-48
“The one area where actigraphy can be used for clinical diagnosis is in the evaluation of circadian rhythm disorders.
Actigraphy has been shown to be very good for identifying
rhythms. Results of actigraphic recordings correlate well
with measurements of melatonin and of core body temperature rhythms. Activity records also show sleep disturbance
SLEEP, Vol. 30, No. 11, 2007
1466
The MEQ has become a widely employed instrument to classify circadian tendencies in studies of normal (unaffected) subjects as well as (to some extent) patients. The MEQ score is often
assumed to be correlated with core parameters of human circadian
organization such as the timing of sleep45,49,50 and possibly endogenous circadian period.51 While mild to moderate preferences in
morningness-eveningness may not have clinical significance, extremes of the spectrum may play a role in CRSDs and their associated functional and cognitive impairments.
Our search procedure provided a total of 28 studies using the
MEQ as an assessment tool. Of these studies, 19 employed the
MEQ in unaffected individuals (subjects without a CRSD diagnosis). The remaining nine studies used the MEQ in investigations
involving CRSDs.
Of the 19 studies using the MEQ in unaffected individuals, 14
used the MEQ, in conjunction with an objective circadian phase
marker (e.g., core body temperature, DLMO), in investigations
of circadian adaptation to simulated nightshift/shift work,52-54 age
differences in diurnal preference,55 and the impact of the endogenous circadian oscillator on overt circadian rhythms.46,47,50-52,5660
As predicted by circadian theory, all studies found a negative
correlation between the MEQ score and the objective circadian
phase marker; in other words, subjects with a later circadian phase
generally scored lower on the MEQ (Table 4). However, Pearson’s correlation coefficients (if available) covered a wide range
(r = -0.353 to r = -0.760). While the wide range in correlation
coefficients reported between different studies is likely a result
of different study populations (e.g., young versus older adults)
and different study conditions (e.g., lab versus naturalistic settings), overall, MEQ score appears to be a fair predictor of the
endogenous circadian period or phase.Four studies in unaffected
individuals used the MEQ with additional measures (e.g., actigraphy, sleep logs, questionnaires) to investigate circadian adaptation to simulated night shift work,61 the effect of age on diurnal
preference,49,62 and the relevance of diurnal preference for specific
sleep disturbances.63 These studies showed the MEQ score to be
correlated with: 1) the ability to adapt to night shift work,61 2) preferred time of exercise,62 3) age (increasing morningness),49 and
4) characteristic sleep disturbances (e.g., difficulty in maintaining
sleep in the early morning, morning sleepiness) relative to diurnal
preference.63 Studies using the MEQ in investigations involving
specific CRSDs will be discussed later in this review.
sleep scheduling. Planned napping has also been employed to
counteract nighttime sleepiness in night shift workers.
5.4.2 Circadian Phase Shifting with Timed Light Exposure
It has been well established that the solar light-dark cycle is
the primary environmental time cue for synchronizing the circadian system of most living organisms—plants, animals, and bacteria—to the 24-hour day. At one time it was thought that the
human species, with more developed cognitive and social capacities, might be an exception. However, studies with bright light exposure demonstrated robust suppression of melatonin secretion65
as well as phase resetting (shifting) effects on the human circadian system.66,67 These discoveries gave rise to the proposed use
of timed light exposure as a treatment for CRSDs. In addition, it
was hypothesized that inappropriately timed exposure to natural
and artificial light could underlie or exacerbate several CRSDs.
In one manuscript, it was reported that light exposure to the skin
behind the knee could phase shift the human circadian system,68
but this finding has not been replicated.69,70
Light intensity or illumination levels are often reported in units
of lux or watts. Lux is the International System unit of illumination based on the spectral characteristics of human visual photoreceptors, not circadian photoreceptors. One lux is equal to the
light exposure received when gazing at a standard candle that is
one meter away from the eye. Light intensity (lux) diminishes in
proportion to the square of the distance from the source. Watts are
the International System unit of power used to indicate the intensity of light in absolute energy units per meter squared.
Light of higher intensity generally produces larger effects
on the circadian system. Although bright light exposure (300010,000 lux) has been shown to produce robust phase shifts, even
modest intensities (50-600 lux) can produce substantial phase
shifts if the light is presented to subjects who have been living in
a dim light-dark environment.71 Moreover, 3 cycles of exposure
to just 12 lux for 6.5 h produced phase shifts.18 In fact, the illuminance level reported to be sufficient to maintain synchronization of the human biological clock to the 24-hour day in these
conditions 72 is less than one-thousandth of the intensity that was
initially thought to be necessary.73 Exposure history also appears
to influence chronobiological responses to light.74-76 Specifically,
prior exposure to dim light appears to enhance subsequent melatonin suppression by light.
In general, light intensities of >1000 lux are needed to treat
CRSDs, although under special circumstances low levels of light
may be sufficient in resetting the circadian timekeeping system
(see review by Duffy and Wright, 2005).18 Conceivably, exposure
to ordinary intensity artificial light at night may have a strong
effect on the circadian system if an individual spends most of
his/her time indoors.
Light exposure does not need to be continuous to influence
the circadian system. In fact, alternating exposure to intermittent
bright and dim light has been reported to produce almost as much
phase shifting as continuous exposure.77 This finding indicates
that the phase resetting response to light is greatest in the beginning of the light exposure session, and this property of circadian
photoreception may be able to be used to more easily implement
light treatment.
In summary, there are a number of parameters of light exposure
that are important for its phase-shifting effect: intensity, duration,
5.4 Treatments for CRSDs Based on Circadian Rhythm Science
We next review the treatment strategies for CRSDs that have
been developed based on circadian rhythm science. These interventions fall into three broad categories: 1) prescribed sleep
scheduling, 2) circadian phase shifting (“resetting the clock”),
and 3) medications that can promote sleep or wakefulness that
are used to counteract the symptoms generated by the circadian
misalignment and sleep deprivation associated with CRSDs.
The term chronotherapy was first coined to describe a treatment
for DSPD that involved prescribed scheduling of sleep times according to the newly appreciated characteristics of the human circadian system.64 Devising an optimal schedule for shift workers,
based on circadian principles, is another example of prescribed
SLEEP, Vol. 30, No. 11, 2007
1467
wavelength, pattern of exposure (continuous vs. intermittent),
circadian phase of the light exposure, as well as light exposure
history (reviewed by Duffy and Wright, 2005).18 The precise contribution of each of these variables to the overall phase-shifting
effect of light on the circadian timekeeping systems remains to
be elucidated.
Questions have been raised about the safety of bright light exposure for humans, especially concerning the potential phototoxic
effects on the lens and/or the retina. Some early experiments involved “full-spectrum” light sources that included UV spectra, but
there is now a consensus that UV spectra are unnecessary for the
phase shifting effect of light and should be avoided.78 It has been
argued that light sources used for treatment, are less intense than
ordinary sunlight and therefore should be safe. However, the use of
light treatment in patients using photosensitizing drugs or who have
ongoing ocular or retinal pathology may be contraindicated.79
If the goal is to synchronize the circadian system to the desired
(or required) sleep schedule, properly timed light exposure, in
principle, should be a useful intervention for most of the CRSDs.
Also, eliminating (or reducing) the unwanted effects of light on
the circadian system, for example wearing goggles to prevent
light-induced phase shifting, has been demonstrated in several
simulated shift work studies to be effective.80,81
Buxton et al.82 conducted an experiment to gather evidence
for a darkness PRC. Except for the scheduled sleep/dark periods,
subjects remained awake under constant routine conditions for
64 hours. Circadian phase was determined by serial sampling of
melatonin and TSH, and sleep was monitored with PSG. Exposure to sleep and darkness in the morning (09:00–15:00) resulted
in phase delays, whereas exposure in the evening (19:00–01:00)
resulted in phase advances relative to controls. However, afternoon naps (14:00–20:00) did not affect circadian phase. In other
words, not only is the timing of light exposure important, but it
appears that the timing of darkness (and/or sleep) may be important as well.
One of the biggest drawbacks to timed light exposure (or light
avoidance) is the associated inconvenience or expense. To overcome these problems, attempts have been made to integrate bright
lights into the work environment or to develop light sources that
can be worn like spectacles. Clinical trials of light therapy are
discussed later in this report in relation to the specific CRSDs
dose-response curve for doses above 3 to 5 mg remains unclear.
Recent studies suggest that timing is more important than dose. In
fact, one study indicated that a high dose was less effective than
a low dose to entrain the circadian system of a blind individual to
the 24-h day, possibly because the high dose was active on both
the advance and delay portions of the melatonin PRC.86 The phase
shifting potency of melatonin relative to light exposure when
these two agents are promoting shifts in opposite directions has
received little attention. In one study, the combination of evening
melatonin (5 mg) and evening bright light (5,000 lux) resulted in
no shift; apparently, the phase advance shift by melatonin and the
phase delay shift of light canceled each other out.87
There may be some synergistic effect when light and melatonin
are used to promote shifts in the same direction. Recently Revell
et al.88 demonstrated that a combination of a gradual advancement
of the sleep schedule (wake time one hour earlier each morning)
combined with bright light upon awakening and melatonin (0.5 or
5 mg) in the afternoon, induced a maximal phase advance while
maintaining circadian alignment, suggesting a synergistic effect
of the treatments.
In addition to its phase shifting effects, melatonin may have
some direct soporific effects, especially at higher doses, and especially when administered during the usual wake period.89 This
effect could account for some of its benefit in the treatment of
SWD and JLD.
Although melatonin has not been approved by the FDA as a
drug, it is widely available in the United States as a nutritional
supplement. Concerns have been raised about the purity of the
available preparations, as well as the reliability of stated doses.
However, no serious adverse reactions have been attributed to
melatonin use to date. Generally available formulations (3 mg)
produce blood levels that are “pharmacologic;” that is, typically
peaking at a 10-fold higher concentration than physiological blood
levels. Formulations that have a GLP (good laboratory practice)
stamp can be considered to be the most reliable.
Recently, a specific melatonin receptor agonist, ramelteon, has
been licensed as a hypnotic in the United States. Animal studies suggest that it has phase shifting effects that are analogous to
melatonin,90 but no studies have been reported in humans.
Clinical trials of melatonin administration are discussed later
in this report in relation to the specific CRSDs
5.4.3 Circadian Phase Shifting with Timed Melatonin
Administration
5.4.4 Other Phase-Shifting Treatments
Physical activity has been reported to phase shift the circadian
clock in animals.91 Timed vigorous exercise has also been tested
for its phase shifting effects in humans; the available data suggest
that nocturnal exercise prior to the body temperature minimum
can induce circadian phase delay shifts92-94 and that timed exercise in the evening can induce circadian phase advance shifts.93
In addition, a combination of morning and afternoon exercise has
been reported to advance the circadian clock when subjects were
exposed to a shorter than 24-hour day.95
Early studies using daily vitamin B12 administration as a treatment for CRSDs were promising,96,97 suggesting that it had a
chronobiologic effect; but a review of clinical response in a larger
cohort of patients with a mixture of CRSD diagnoses98 indicated
only modest benefit that may have been due to a placebo effect.
A double-blind, placebo-controlled, multicenter clinical trial of
vitamin B12 for DSPD99 found no difference from placebo.
Redman, Armstrong, and Ng83 were the first to show that melatonin administration to animals could entrain free-running rhythms.
Subsequently Lewy et al.84 showed that melatonin could shift circadian rhythms in humans in a phase dependent manner. Investigations of the human PRC show that melatonin administration in the
morning shifts rhythms later while melatonin administration in the
evening shifts rhythms earlier. Thus, the melatonin PRC is about
180 degrees out of phase with the light PRC,85 and therefore can
be thought of, in a sense, as a “darkness signal.” It is tempting to
speculate that endogenous melatonin secretion at night has some
role in the sleep promotion or circadian stability, but its function in
humans (if any) remains to be clearly demonstrated.
A variety of doses of melatonin have been given to subjects for
phase shifting, and the threshold for a chronobiological effect occurs at physiological blood levels (about or below 50 pg/mL). The
SLEEP, Vol. 30, No. 11, 2007
1468
5.4.5 Symptomatic Treatment: Counteracting Insomnia
Conclusion: The formal diagnosis of SWD has rarely been used
in research studies. The validity and reproducibility of the AASM
diagnostic criteria need testing. The boundary between a normal
and a pathological response to the circadian stress of the unnatural sleep schedule associated with shift work remains unclear.
In CRSDs, there is a mismatch so that the circadian alerting
signal occurs during the desired (or required) time for sleep,
thereby generating insomnia, usually manifest as foreshortened
sleep. Hypnotic drugs have been tested to counteract unwelcome
clock-dependent alerting in patients with CRSDs, and examples
will be addressed in regard to specific disorders.
6.2 Risk Factors
6.2.1 Age
5.4.6 Symptomatic Treatment: Counteracting Excessive Sleepiness
It has frequently been suggested that shift work becomes more
difficult with aging. This hypothesis has been addressed in several ways. Harma, et al (level 4)101 initially found no effect of
age on CBT phase-shifting or nighttime sleepiness, but in a later
study, found that, after three nights, older workers showed less
circadian adaptation and were more sleepy (level 2).102 More recently, Monk et al (level 2),103 in a laboratory study, found that
older subjects (67–87 years old) phase-shifted more readily in a
delay direction than in an advance direction; in this regard, older
subjects were similar to younger subjects.
In one large survey, done by the French government, age was
associated with a higher frequency of sleep disturbances and
hypnotic use which peaked at 52 years (level 4),104 suggesting a
“selection effect” (intolerant workers quit their jobs), and then decreased at 62 years (level 2),105 suggesting a “retirement effect;”
in other words, senior workers who were intolerant left the work
force. A survey of police officers (N=286) supported the suggestion that older shift workers had more difficulty with sleep quality
and on-duty sleepiness, however many of the measures failed to
reach statistical significance (level 4).106
Conclusion: More data are needed, but the current evidence
indicates that advancing age is a risk factor for shift work intolerance.
The symptom of excessive sleepiness in CRSDs can be explained in two ways: 1) If circadian misalignment persists, foreshortened or inefficient sleep causes a build up of homeostatic
sleep drive. 2) Because of the circadian mismatch, clock dependent alerting does not occur when the person is awake. Sleepiness
can be counteracted with stimulant medications, and this strategy
will be discussed later in this review in regard to specific disorders.
In the remainder of this report, we turn to the applications derived from circadian and behavioral science, described above, to
address our list of questions regarding two of the specific CRSDs;
shift work disorder (SWD) and jet lag disorder (JLD). As indicated above, a subsequent report will address the remaining CSRDs
(DSPD, ASPD, FRD, and ISWR).
6.0 SHIFT WORK DISORDER
6.1 Diagnostic issues
Shift work is a term that applies to a broad spectrum of nonstandard work schedules ranging from occasional on-call overnight duty, to rotating schedules, to steady, permanent night work.
It can also apply to schedules demanding an early awakening
from nocturnal sleep. The heterogeneity of work schedules makes
it very difficult to generalize about shift work. Shift work is very
common; in fact, about one in five workers in the United States do
some form of shift work, women more than men.100
The diagnosis of Shift Work Disorder (SWD) presumably applies to a subset of shift workers who meet ICSD-2 diagnostic
criteria, but the boundary between a “normal response” to the rigors of night work, and a diagnosable disorder is not sharp; consequently the prevalence of the disorder is unclear. As mentioned
above, Drake, et al (level 3),3 using questionnaire data from an epidemiologic survey, found that 32.1% of night workers and 26.1%
of rotating workers met the minimal criteria for SWD; however, the methodology has significant limitations. In our literature
search, we found that a formal diagnosis of SWD was rarely used
to describe subjects in shift work research studies.
It is likely that people are intolerant of shift work for a variety
of reasons, and that the diagnosis is applicable to a large and heterogeneous population. In addition to circadian arousal processes,
attempted sleep at unusual times can be interrupted by noise, social obligations, and other factors. Finally, there is an inevitable
degree of sleep deprivation associated with sudden transitions in
sleep schedule. For example, a night worker who stays awake
for 24 hours on the first night of a tour of duty is acutely sleep
deprived in the morning. In some patients with a CRSD, it may
be appropriate to make a dual diagnosis, including Behaviorally
Induced Insufficient Sleep Syndrome.
SLEEP, Vol. 30, No. 11, 2007
6.2.2 Gender
Female night workers tend to sleep less than men, possibly
because of social obligations that increase their vulnerability to
SWD. Using questionnaires and self-reports, Oginska et al (level
3)107 found that female crane operators got less sleep, and were
more likely to be drowsy on the job than males. A recent epidemiologic study on the prevalence of SWD did not break down the
data by gender (level 3).3
Conclusion: There may be a tendency for female workers to get
less sleep and to be more drowsy on the job that males, but the
evidence is weak (one level 3 study).
Eastman et al.81 initially suggested that night workers rarely
shift their circadian rhythms to match their daytime sleep schedule because of continued exposure to the solar light dark cycle.
Subsequently, they showed, in shift work simulation studies, that
wearing dark goggles during the morning commute improves adaptation (level 2).108
Five field studies have examined the impact of natural light on
circadian adaptation in night workers. Dumont et al (level 3)109
monitored 24-hour light exposure with ambulatory wrist monitors for 3 consecutive nights in 30 permanent night workers and
assessed the degree of adaptation by measuring urinary aMT6s
1469
6.3.3 Actigraphy
every two hours as a phase marker. They found a strong association between sleeping in a darker bedroom during the day and
circadian adaptation.
Using a photometer mounted on spectacles, Koller, et al. (level
3)110 showed that successful permanent night workers avoided
bright light on their days off. In a subsequent study (level 3),111 this
group (using a similar technique) showed an inverse correlation
between morning light exposure and adaptive phase shifting.
In a study exploring sunlight exposure related to seasonality,
offshore oil drill crews were found to adapt less well to night work
in March than in November, presumably because of greater morning light exposure in the spring (level 3).112 Night workers living
in the sunless Antarctic winter had difficulty returning to a conventional day-active schedule (level 4).113,114
Conclusion: Shift work simulation studies (level 2) and a few
field studies (level 3) indicate that daylight (or bright light) exposure in the early morning can inhibit adaptative circadian phase
resetting. In the simulation studies, the inhibition of phase resetting was successfully countered by wearing dark goggles.
Conclusion: Actigraphy is a useful adjunct for the evaluation
of shiftworker sleep-wake patterns. Refer to the recent AASM
Standards of Practice.42
In the research literature, PSGs have been primarily used to
assess the effectiveness of such interventions as hypnotic medications for daytime sleep, or alerting medications for nighttime
alertness (see treatment section to follow). In principle, MSLT
or maintenance of wakefulness tests (MWTs) might be useful
in documenting shift work intolerance, but no field studies have
been done to test this hypothesis.
Conclusion: No studies have determined the specific utility of
PSG in assessing SWD. It appears that the primary value of PSG
is to rule out other sleep disorders.
6.3.5 Phase Markers
6.2.4 Familial (Genetic) Predisposition
The diagnostic criteria for SWD stipulate that patients manifest circadian and sleep time misalignment. The prevailing belief
has been that most night shift workers do not shift their endogenous rhythms to match their required sleep schedule. However,
some field studies, using standard circadian phase makers, have
documented phase resetting without treatment, at least in some
people (level 2),109,111,119,120 so not all shift workers suffer circadian misalignment. Furthermore, it has been suggested that there
are individual differences in tolerance to circadian misalignment,
termed phase tolerance (level 2);121 thus, some individuals may
be relatively asymptomatic even though their underlying rhythms
are not appropriately synchronized with sleep.
We found no studies relevant to this question.
6.3.1 Sleep Logs and Diaries.
To reiterate, sleep-wake diaries (sleep logs) have face validity
for the evaluation of the timing, quantity, and quality of sleep, and
their clinical utility for the evaluation of suspected SWD seems
clear.
6.3.2 The Morningness-Eveningness Questionnaire(MEQ)
6.3.5.1 Core Body Temperature Rhythm
According to the diagnostic manual,1 individuals described as
morning types are thought to obtain shorter daytime sleep after a
night shift than those described as evening types. As such, MEQ
score might have predictive value in assessing adaptability to shift
work. The current literature search found five reports (two level
2)115,116 and three level 361,117,118 that used the MEQ in studies of
night shift work. Four of these studies evaluated the phase-shifting effect of judicious light and darkness exposure, and its value
in adapting to night shift work. Of the four studies, however, only
one assessed the MEQ score in relation to predicting adaptability
to shift work; that is, Stewart et al. (level 3)117 reported the MEQ
score to have little predictive power.
A fifth study (level 3),61 investigated the influence of morningness-eveningness as determined by the MEQ on sleepiness during
simulated night shifts. MSLT data analysis revealed the morningtendency (MT) group to have significantly shorter sleep latencies
between 00:30 and 04:30 hours (P <0.05) and to rate themselves
as significantly sleepier on the Stanford Sleepiness Scale than the
non-morning-tendency (non-MT) group.
Conclusion: One level 3 study suggests that morning types
may be significantly sleepier than evening-types during night shift
work. However, the validity and reliability of the MEQ score in
predicting adaptability to night shift work requires further research.
SLEEP, Vol. 30, No. 11, 2007
Core temperature monitoring employing a mathematical algorithm for de-masking has been used to assess phase shifts in simulated shift work studies,23,46,81,122,123 but this technique is difficult to
carry out in the field.
6.3.5.2 Melatonin Rhythm
There are a few field studies in which the melatonin rhythm was
used to assess phase in actual night workers. Roden et al. (level
3)124 found that night workers with a high degree of work satisfaction did not usually lose the diurnal orientation of their melatonin
rhythms, indicating that factors other than reorientation of the circadian system may be important for high tolerance to shift work.
Similarly, a study that measured aMT6s in urine collected every 2
hours for 24 hours to determine circadian phase in 15 night workers, unexpectedly found no correlation of phase with sleep quality
(level 3).125 In another study of hospital night workers, the DLMO
was used to assess the degree of phase resetting after seven nights
of work and after seven days off (level 2).126 After the week off,
on a conventional schedule, the DLMO was in the typical phase,
but after the week of night work, the phase ranged from no shift to
complete adaptation. In a study of light treatment, salivary melatonin was successfully employed to document the phase shifting
effects of timed light exposure (level 3).118
1470
Conclusion: The limited research employing circadian phase
markers has shown that night workers are quite variable in their
circadian adaptation. If the DLMO were to become an available
clinical tool, the degree of circadian adaptation could be objectively assessed in individual patients and phase shifting treatments (if indicated) could be evaluated for their effectiveness.
On the other hand, some studies have found a lack of correlation
between circadian phase alignment and other measures of adaptation to shift work (such as self-reports of sleep and overall
satisfaction with employment), suggesting that, in addition to
phase incongruence, other variables may be important to the
disorder of SWD.
Assuming that the primary pathophysiology of SWD relates to
circadian misalignment, it follows that corrective phase shifting
is a rational treatment, with the caveat that some workers would
prefer to align their rhythms to their days off rather than to their
work schedule. Most studies of phase shifting have involved shift
work simulations; field trials are much less common.
6.4.2.1 Timed Light Exposure
There is a sizable literature investigating the effects of bright
light exposure on recruited research subjects who simulate a night
shift sleep-wake schedule (level 2)54,80,108,121,123,135-137, (level 3).53 In
some studies, the effect of restricting light exposure in the morning was also investigated (level 2).80,81 These studies provide compelling evidence that, in a controlled setting, appropriately timed
bright light treatment (or avoidance) can shift circadian rhythms
as predicted from a light PRC.
Altering the timing of sleep can also shift rhythms, possibly
by altering the exposure to light. For example, Santhi, et al.(level
3)138 showed in a simulation study that a pre-nightshift sleep episode (14:00-22:00) advanced circadian phase (DLMO) by nearly
an hour while post-night shift sleep episode (08:00-14:00) delayed circadian phase.
Because of the limitations of space, simulation studies are not
reviewed in detail, but are listed in the posted evidence table.
Simulation studies provide important principles that can underlie
rational treatment; but in order to confine our evidence review
to clinical data, we focused our review on six field studies that
involved actual shift workers.
Using a within-subject design, Costa et al.139 (Level 3) exposed 15 night duty nurses, working on a fast-rotating schedule,
to bright light (2350 lux) for four 20-minute periods throughout
their shift, for the two days they were on night duty. There was
substantial subjective improvement in self-ratings and in psychomotor performance tests, but no shift in the rhythms of cortisol,
CBT, or aMT6s.
In the study by Budnick et al.(level 3),140 13 rotating shift workers were exposed for three months of bright light (6000 to 12,000
lux) on the job for at least 50% of their shift. Compared to ordinary light, circadian phase resetting and subjective improvements
in work time alertness were reported with bright light treatment,
but the effects on sleep were mixed.
In a small but controlled study, Stewart et al. (level 3)117 exposed eight night workers to bright light (8800-10,670 lux) during
the first half of their shift. Compared to the eight control subjects,
self-reported daytime sleep was improved, as were other subjective measures, but no objective assessments of sleep or circadian
phase were performed.
In the study conducted by Boivin et al. (level 3),118 nine nurses
were instructed to remain under a bright light (2500 lux), as much
as their shift allowed, for the 12 consecutive nights they were on
duty. They were also given goggles to wear during the morning
commute, and they were instructed to attempt sleep and remain
in absolute darkness for eight hours after they got home. Nine untreated nurses served as controls. The treatment produced a robust
shift in phase markers (CBT, salivary melatonin), but the effects
on sleep and alertness were not reported.
6.4 Treatment
There has been considerable interest in the possibility that certain work schedules are more conducive to circadian adaptation
than others; for example, Czeisler et al.127 found that a clockwise
rotation, rather than counterclockwise rotation, was favored by
workers, consistent with the understanding that delaying sleep
times should be easier than advancing. Another proposed shift
work schedule involves gradual phase shifts that are consistent
with the principle that the circadian pacemaker can only be reset
an hour or two per day.128 On the other hand, some experts have
argued that a rapidly rotating schedule is more rational since it
minimizes the time spent in a desynchronized state,129 while others
could argue for longer runs (more consecutive days) of shift work
that provide an opportunity to achieve a degree of synchronization. Another issue in shift work scheduling is the length of the
shift. Extended duty shifts (10-12 h) have become more popular
because they maximize time off from work. As shift work scheduling is a highly specialized occupational consulting activity, and
includes questions of safety and productivity, it is usually beyond
the scope of clinical practice, and we did not formally review the
scientific literature on this topic.
Planned napping is another form of prescribed sleep/wake
scheduling, and more likely to be utilized as a clinical intervention. In a shift work laboratory simulation study (using experienced shift workers), Sallinen et al. (level 2)130 compared four
naps strategies (50 or 30 minutes at 01:00 or 04:00) to no naps
(the control condition). Napping resulted in improved reaction
times in the second half of the night. The early naps produced
increased alertness (assessed by PSG sleep latency).
In an uncontrolled trial, planned napping for up to one hour
was shown to counteract sleepiness on the job, and did not undermine the main sleep bout (level 4).131 In a retrospective survey
of police officers, napping before night shift duty was associated
with fewer accidents (level 3).132 Purnell et al. (level 2)133 showed
that a 20-minute nap at 03:00 resulted in improved performance,
with no significant sleep inertia and no effect on daytime sleep.
In both a laboratory and field study, Schweitzer et al. (level 1)134
showed that napping before the night shift, especially when combined with caffeine, improved alertness as assessed with MSLT
and psychomotor vigilance testing.
Conclusion: The evidence for planned napping before, or on
the job, to counteract shift work sleepiness is limited but consistent in demonstrating an increase in alertness on the job.
SLEEP, Vol. 30, No. 11, 2007
1471
Using a repeated measures, crossover design Yoon et al. (level
2)141 administered three different light treatments to 12 night nurses for four consecutive nights: 1) room light (control), 2) bright
light (4000-6000 lux from 01:00 to 05:00), and 3) bright light
with sunglasses for the morning commute. Self-rated alertness
and performance were most improved with the third (combined)
treatment.
Using a crossover design (level 3), Lowden et al.142 exposed 18
factory production workers to bright light (2500 lux) for 20 minutes (during their break) for four weeks, mostly between 03:00
and 04:00. Self-reported alertness and mood were significantly
improved. Baseline salivary melatonin concentrations correlated
with sleepiness, and bright light suppressed melatonin secretion.
Night workers at an oil platform in the North Sea were treated
with bright light for 30 minutes per exposure during the first four
nights of their 14-day work period (applied to promote a phase
delay) and then for the first four days after returning home. Subjective adaptation to night work was moderately improved with
bright light, however, the adaption was more pronounced during
the re-adaption to home phase (level 4).143
Conclusion: It is difficult to devise a credible placebo control
for light treatment studies, and no placebo-controlled trials of
light therapy of shift workers have been conducted. The intensity
and timing of the light exposure in field studies has been quite
variable. All of the studies involved relatively few subjects. The
limitations of these studies illustrate some of the difficulties incorporating bright light treatment into the workplace. Nevertheless,
bright light treatment has clearly been shown, in simulated shift
work studies, to promote phase shifting and circadian realignment. If bright light can be accommodated in the work environment, and if it is timed appropriately, the evidence indicates that
it could be an effective treatment.
ment). There were no differences between melatonin and placebo
treatment in self-ratings of sleep and alertness.
In a randomized, crossover study Jorgensen and Witting (level
2)146 treated 18 emergency room physicians with melatonin (10
mg, sublingual) or placebo prior to day sleep for two to five
nights. There were no significant differences between melatonin
and placebo on measures of sleep or nighttime alertness.
Using a repeated measures crossover design, Yoon et al. (level
2)148 treated 12 night shift nurses for two days prior to daytime
sleep with melatonin (6 mg), melatonin (6 mg) combined with
morning light avoidance, or placebo. Melatonin, either alone,
or in combination with light avoidance, resulted in a significant
increase in total sleep time (TST) as estimated from sleep logs.
Morning light avoidance did not enhance the effect.
In a randomized, crossover study Sack et al.(level 1)126 treated
24 nurses working seven consecutive 10-h night shifts alternating
with seven days off, with melatonin (0.5 mg) taken prior to sleep
in all conditions. Circadian phase (DLMO) was measured at the
end of each week. Although nine of the subjects inverted their
DLMO almost completely on placebo, and eight failed to shift
on either treatment, there was a subgroup of seven subjects who
shifted with melatonin treatment but not placebo.
Conclusion: The evidence of benefit for melatonin administration prior to daytime sleep is mixed. The variability in shift schedules, as well as melatonin dosage and timing, makes it is difficult
to draw firm conclusions. There are good theoretical reasons why
melatonin (or melatonin agonists) might benefit daytime sleep in
night workers, and more research is needed. Observed improvement in day sleep may be related to a hypnotic effect as well as a
phase shifting effect.
6.4.2.2 Timed Melatonin Administration
We found three night work simulation studies that used hypnotics to promote daytime sleep and potentially night (waketime) alertness.149-151 Both studies by Walsh et al. (level 1)149,151
employed a crossover design to test triazolam 0.5 mg149 and 0.25
mg151 vs. placebo prior to daytime sleep after five days of simulated night work. Although the duration and quality of daytime
sleep improved with triazolam, there was no significant improvement in alertness (assessed by MSLT) during the night. The 0.5
mg dose was higher than the currently prescribed standard.
In another simulation study, Porcu et al. (level 2)150 treated
eight subjects with temazepam (20 mg) for a single day sleep
(14:30 to 22:00) that was followed by a night of testing, including MSLTs and MWTs. Treatment, compared with the control,
lengthened sleep by about two hours. Although the night MSLT
was not affected by treatment, the MWT improved, suggesting
that the two dimensions of sleepiness are differentially affected
by treatment.
We found just two field studies involving hypnotics given to
improve daytime sleep in night workers. In a well-designed randomized, double-blind, placebo-controlled trial Monchesky et al.
(level 1)152 treated 25 assembly line workers with zopiclone 7.5
mg at bedtime and 25 control subjects with placebo for 13 days.
Self-rated sleep quality and duration were significantly improved
by hypnotic treatment.
Using a crossover design, Moon et al. (level 2)153 treated 12
air force radar personnel on a rotating two-night, two-day work
schedule with zopiclone (7.5 mg) or placebo for two cycles. Self-
6.4.2.3 Promoting Sleep with Hypnotic Medication
We found two shift work simulation studies that were relevant.
Using a crossover design Sharkey et al. (level 1)144 treated 21 normal subjects with melatonin (1.8 mg, controlled-release) prior to
daytime sleep after two nights of simulated shift work. Melatonin
improved daytime sleep only on the first daytime sleep, but did
not improve alertness at night. In a randomized, placebo-controlled, cross-over design, Sharkey and Eastman (level 1)116 treated 32 subjects with melatonin (0.5 mg or 3.0 mg) or placebo prior
to sleep in the afternoons/evenings (a 7-h advance of the sleep
schedule) for seven days of simulated night work, and circadian
phase was assessed by DLMO and CBT. Melatonin treatment produced a significantly enhanced phase advance.
We found four level 2 studies and one level 3 study conducted
in the field using melatonin prior to day sleep in night workers;
none of the subjects were formally diagnosed with SWD.126,145-148
In the earliest study, using a randomized crossover design
Folkard el al. (level 3)145 treated 17 police officers on a rotating
schedule with melatonin (5 mg) prior to day sleep for six days
(although only seven subjects completed the placebo arm). Melatonin treatment produced an increase in self-rated sleep quality
and duration. It was unclear whether this was a direct hypnotic
effect or a phase shifting effect.
In a randomized, crossover study, James et al. (level 2)147 treated 22 paramedics with melatonin (6 mg) or placebo prior to daysleep for 4 to 6 days, on four occasions (two blocks of each treatSLEEP, Vol. 30, No. 11, 2007
1472
perimentally induced sleep deprivation.157-164 Although acute sleep
deprivation can be an aspect of SWD, these studies were not primarily focused on shift work and were not abstracted nor graded.
We found just one field trial of caffeine given alone (4 mg/
kg 30 minutes prior to the night shift), and in combination with
napping (level 1).134 Caffeine was shown to counteract nighttime
sleepiness, but the combination was shown to be more effective.
Conclusion: There is compelling evidence that modafinil can
improve nighttime alertness in shift workers (and has received
FDA approval for that indication). Caffeine is not considered a
drug, but has been demonstrated to improve alertness in simulation studies and in one well-controlled field study. One study
found that methamphetamine improved alertness, but this drug
has serious abuse potential.
rated sleep was improved without any apparent impairment of
psychomotor performance while awake.
A small (N = 15) non-blind study tested triazolam 0.25 mg
in night workers complaining of disturbed sleep (level 3)154 and
found improvement in self-rated sleep and quality of life.
Conclusion: Night shift simulation studies have consistently
demonstrated that hypnotics increase daytime sleep; however,
some studies raise doubts that treatment improves nighttime
alertness. There are only two double-blind field studies, and both
employed a hypnotic drug (zopiclone) that is not available in
the United States; also, they did not employ objective outcome
measures of sleep. Even though field trials for shift work related
insomnia are scarce, the abundant clinical trials carried out for
other types of insomnia are probably relevant to shift work-related
insomnia. However, hypnotic treatment for daytime sleep in night
shift workers raises some distinctive issues regarding nighttime
performance and safety. Given the array of currently available
hypnotic drugs, with varying pharmacokinetic profiles, additional
studies are needed.
7.0 JET LAG DISORDER
The symptoms of jet lag disorder (JLD) are generated by circadian misalignment, the inevitable consequence of crossing time
zones too rapidly for the circadian system to keep pace. Depending on the number and direction of time zones crossed, it may
take days for the circadian system to resynchronize. The intensity
and duration of the disorder are related to: 1) the number of time
zones crossed, 2) the direction of travel, 3) the ability to sleep
while traveling, 4) the availability and intensity of local circadian time cues, and 5) individual differences in phase tolerance.
Jet lag is usually benign and self-limited, but can occasionally
have serious consequences (an aircraft pilot error or misjudged
business negotiation). Also, travel time is precious, and therefore
treatment, if safe and effective, is justified.
6.4.2.4 Promoting Alertness with Stimulant Medication
In a double-blind, crossover, placebo-controlled trial Hart et al.
(level 2)155 assessed the effects of the stimulant methamphetamine
(10 mg) given prior to night duty, and zolpidem (10 mg) prior to
daytime sleep—as well as a combination of the two treatments—
on performance, mood, and sleep, in eight healthy normal adults
undergoing a simulated, rotating shift schedule across 21 days in
a residential lab context. They concluded that methamphetamine
reversed most of the adverse consequences of night work, but that
zolpidem alone, or the combination, had mixed effects.
In a double-blind, parallel group design study (level 1), Walsh
et al.156 tested modafinil (200 mg) vs. placebo given an hour prior
to four consecutive simulated night shifts. Modafinil significantly
improved alertness (assessed by MWT) and psychomotor performance.
In the largest double-blind, placebo-controlled shift work field
study to date, Czeisler et al. (level 1)37 tested modafinil as a treatment to counteract excessive sleepiness during night work. A total
of 209 subjects diagnosed with SWD were randomized to either
modafinil 200 mg (N = 96) or placebo (N= 108) administered at
the start of each shift. At baseline, and then on three occasions
one month apart (after three or more nights of work), the subjects reported to a laboratory setting for a night of simulated shift
work involving laboratory testing. Outcome measures included
MSLTs, clinical symptom ratings, and simple reaction time performance testing. Modafinil produced a modest but highly significant lengthening of MSLT assessed sleep latency (1.7 + 0.4 vs. 0.3
+ 0.3 minutes; P = 0.002), indicating decreased sleepiness. Selfrated symptom improvement occurred in 74 % of those treated
vs. 36 % on placebo. There were concomitant improvements in
performance measures.
It is notable that in this study, both treated and untreated patients manifested sleepiness during the night shift that was comparable to patients with a primary sleep disorder (e.g., narcolepsy);
although modafinil counteracted the sleepiness, it did not restore
alertness to daytime levels. It is unknown whether a higher dose
would have produced a more robust effect.
In a number of studies (see evidence table), caffeine has been
shown to be an effective countermeasure for sleepiness during exSLEEP, Vol. 30, No. 11, 2007
7.2 Risk Factors
7.2.1 Age
While there are no large systematic studies addressing the
role of age as a potential risk factor for the development of jet
lag, there are some data to suggest that older individuals may
be less prone to experiencing the symptoms of jet lag. In a case
series of 85 athletes, academics, and coaches traveling eastward
across 10 time zones, multiple regression analysis revealed that
older subjects experienced fewer jet lag symptoms than younger
subjects, though the effect was quite modest (1 unit less on a
10 unit scale) (level 4).165 However, this is consistent with data
from a smaller study of 33 pilots crossing 7 to 8 time zones
(both eastward and westward) that found that those over the age
of 50 experienced lower levels of anxiety and tiredness following travel than the pilots younger than 50 years old (level 2).166
In contrast to these field study findings, a small simulation study
of 14 men found that those in a “middle-aged” group (ages 3752 years old, n = 8) did not tolerate a six-hour time advance as
well as those in the “young” group (ages 18-25 years old, n =
6) (level 4).167 In particular, the middle-aged group had more
fragmented sleep (as measured by PSG) and reported feeling
less alert following the shift than the younger group. Interestingly, while the middle-aged individuals had larger swings in
other mood parameters with the time shift, they were, on average, less “weary,” happier, and reported a greater sense of well
1473
being than the younger group. Some of the seemingly different
findings from these studies may be, explained in part, by the
differences in the age groups studied as well as the issues surrounding field vs. simulation methods.
Conclusion: Limited available data suggests that older individuals may experience fewer jet lag symptoms compared to younger
individuals. However, the quality of the data is rather poor and
further research is needed to better define the relationship between age and the development of JLD.
of destination arrival has been evaluated, and this is only in a case
series. Following eastward travel across 10 time zones, midday
arrivals experienced fewer jet lag symptoms than morning arrivals in a case series of 85 subjects (level 4).165 This could be related
to the timing of light exposure at the destination, as theorized by
Daan and Lewy.169 Further work would be required to clarify this
as well as the risk posed by the other factors mentioned.
Conclusion: A number of additional risk factors for the development of JLD have been proposed, though data are lacking to
support any conclusions.
7.2.2 Gender
Gender as a potential risk factor for the development of JLD
has not been adequately studied and no firm conclusions can be
drawn. Many studies have included only male subjects, and only
one case series has sought to analyze gender as a risk factor. Using multiple regression analysis, males were found to go to sleep
later and experience less subjective fatigue in the first two days
after arrival following a flight across 10 time zones in an eastward
direction (n = 85, males = 54) (level 4).165
Conclusion: The data are insufficient to allow any conclusions
regarding gender as a risk factor for JLD.
7.3.1 Questionnaires
In a simulation study of eastward traveling subjects, continuous morning bright light exposure in the days preceding travel advanced the circadian rhythm and reduced jet lag symptoms more
effectively than dim light (level 2).168 In this study, there were no
significant differences among the subjects for the different light
groups in MEQ score (average was 52.1 ± 8.5) at baseline. Potentially, knowledge of the MEQ score could be used as a convenient means of assessing the endogenous circadian phase and thus
the optimum time for bright light exposure (pre- or post-flight)
to reduce jet lag symptoms. However, the current search criteria
did not find any such studies evaluating the use of the questionnaire in this manner. In addition, no other questionnaires have
been tested at present as tools to risk stratify individuals for the
development of jet lag symptoms.
The diagnostic criteria for jet lag as established by the ICSD-2
rely on subjective complaints in the appropriate setting. In research studies, a variety of questionnaires have been utilized to
assess for the presence and severity of jet lag. Only one of these,
the Columbian Jet Lag Scale, has been validated (level 1).170 This
questionnaire rates 9 symptoms associated with jet lag, each on a
four-point scale, and has a high internal consistency (Cronbach’s
alpha = 0.78-0.94). However, given the transient nature of jet lag,
routine use of questionnaires to establish the diagnosis has not
been actively pursued in the clinical arena.
Conclusion: No study has examined the utility of the MEQ in
assessing risk for the development of JLD. The Columbian Jet
Lag Scale has been validated as a tool for measuring the symptoms of JLD in a standardized fashion, though likely has no role
outside the research setting.
7.2.3. Light Exposure
It might be more difficult to adapt to local time in the short days
of winter when less ambient light is available to resynchronize
the internal clock. However, no studies have been conducted to
address this specifically. Utilizing variable light intensities for 3.5
hours in the morning of the 3 days preceding prospective eastward travel, one simulation study found slower phase advances
and more jet lag symptoms in those exposed to dim light versus
continuous bright light (level 2).168 This study will be further discussed in the section on light therapy as a treatment of jet lag.
Exposure to the local light-dark cycle usually accelerates adaptation after jet travel between 2 to 10 time zones. However, as
Daan and Lewy have pointed out exposure to morning light after
an eastward flight of more than eight time zones could retard adaptation to local time because it would be “hitting” the wrong area
of the light PRC. Likewise, late evening light following a westward flight could retard adaptation for the same reason. Although
this suggestion is congruent with current circadian models, the
supporting data are very limited.
Conclusion: Light exposure as a risk factor for the development of JLD has been inadequately studied and thus no conclusions can be drawn.
7.3.2 Actigraphy
Actigraphy has been utilized in numerous jet lag studies as
part of the assessment of rest-activity. Only one study attempted
to validate this as an adequate tool for assessing jet lag-related
changes in the rest-activity cycle (level 1).171 In this study, actigraphically measured rest-activity shifts correlated well with the
number of time zones traversed in both eastward (approximately
34 minutes for every time zone crossed) and westward (approximately 1 hour for every time zone crossed). Unfortunately, these
findings were not correlated with other measures of circadian
rhythms or sleep, and thus further validation in the setting of jet
lag is still needed.
Conclusion: Actigraphy appears to have face validity for assessing rest-activity patterns in the setting of JLD, though corre-
We found no studies bearing on this question.
7.2.5 Miscellaneous Risk Factors
Numerous potential risk factors for the development of jet lag
have been mentioned in the literature, though most have not been
studied in any type of controlled fashion. Some of these factors
include: sleep deprivation preceding travel, air pressure and quality, excessive caffeine intake, excessive alcohol use, and the time
of destination arrival. While most of these factors have theoretic
underpinnings for why they might promote jet lag, only the time
SLEEP, Vol. 30, No. 11, 2007
1474
lation with circadian markers has not been demonstrated. Its role
in the evaluation and management of JLD in clinical practice has
not been established.
7.4 Treatment
While it makes sense for travelers to attempt to adopt the sleep
schedule of their destination upon arrival in hopes that this will
speed up entrainment, the impact of this has not, in fact, been
well-studied. In a balanced crossover field study, investigators
examined adapting to destination sleep hours vs. keeping homebase sleep hours during a two-day layover after a 9-h westward
flight (level 2).183 The group that kept home-based sleep hours experienced reduced sleepiness and global jet lag ratings compared
to the group that adopted destination sleep hours, in part related to
longer and better quality sleep during the layover. However, the
home-based sleep hours group had a longer awake period from
the last layover sleep to first recovery sleep following the return
flight (37.5 hours vs. 30.6 hours for the destination sleep group).
In addition, one third of the subjects in the study expressed a preference for adopting destination sleep hours in order to be in synch
with local social activities and eating schedules.
Another approach has been to adjust the sleep schedule (and
thus the circadian rhythms) in the days preceding flight to more
closely match destination sleep hours. One such study successfully phase advanced the sleep schedule prior to simulated eastward travel using light therapy (level 2).168 This study was primarily designed to determine the effects of light exposure (see
below) and did not include a non-phase advanced control group.
Likewise, in a follow-up study by this same group, advancing the
sleep schedule by 2 hours per day vs. 1 hour per day via morning
intermittent bright light coupled with advancing wakeup time was
more successful at advancing the circadian rhythms by the day of
simulated eastward travel, though only marginally (DLMO advanced by 1.8 h vs. 1.5 h respectively) (level 2).184 Of interest,
the 2-h advancing group did not show an increase in sleepiness
over the three treatment days, while the 1-h advancing group did.
However, jet lag symptom scores were only different between
the groups on treatment day two. As in the previous study, a nonphase advanced control group was not included. No studies have
been performed using this approach for westward travel.
Conclusion: One level 2 study supports staying on a homebased sleep schedule when time at destination is planned to be
brief (i.e., two days or less) in order to limit jet lag symptoms.
There are some data (level 2) from simulated jet lag studies to
support altering the scheduled timing of sleep prior to eastward
travel to help with entrainment, though the impact of this on jet
lag symptoms is not entirely clear.
PSGs have been performed as part of the treatment response
assessment for jet jag, though primarily in the laboratory setting
of simulated jet lag (level 2).172,173 Only one study to date utilized
PSG as well as a limited sleep latency test (2 nap opportunities) to
assess sleep and sleepiness in a field study of 27 subjects undergoing a 7-hour eastward flight (level 2).174 Compared to a baseline
night of PSG recording, subjects in the placebo arm of this study
(n = 9) had no change in their total nocturnal sleep time or sleep
efficiency during the 9 nights following the trip. However, prolongation of the sleep latency was noticed by night 4 during recovery
and persisted through night 8. Increased slow wave sleep and decreased REM sleep time were seen on the first night post-travel,
but these changes normalized on subsequent nights. The limited
sleep latency testing in the placebo group suggested significant
daytime sleepiness with sleep latencies always <10 minutes during 10 days of recovery testing. These findings, coupled with the
logistical practicality of PSG field testing, limit this tool to research endeavors only.
Conclusion: The transient nature of JLD coupled with the impracticality of performing portable PSGs limit this tool to the research setting only.
7.3.4 Phase Markers
A number of circadian phase markers have been utilized in
the study of jet lag, mostly in terms of phase response to treatments. Circadian phase markers that have been studied include
both skin temperature (level 2)175, CBT readings (level 2);176178
salivary melatonin (level 2),179 salivary dim light melatonin
onset (level 2),168,180 and urinary melatonin (level 2)166 (level
4);181 salivary cortisol (level 2),179 urinary cortisol (level 2),166,182
and plasma cortisol (level 2),172 plasma growth hormone (level
2);172 and plasma TSH (level 2).173 However, in terms of clinical
practice, circadian markers are of limited value for assessing or
treating jet lag.
In one study, circadian phase markers (urinary melatonin and
cortisol) were examined in the assessment of jet lag in pilots flying across 7 or 8 time zones in both directions (level 2).166. The
endogenous circadian rhythms were found to be out of phase with
the local time, as expected, though the rhythms were also out of
phase with one another (internal desynchronization). Of perhaps
even greater importance, following a 2-day layover, the pilots
were noted to be flying the return flight home during their circadian trough in terms of alertness and near their peak melatonin
level.
Conclusion: While a number of circadian phase markers have
been examined in JLD, these have been utilized to assess the
phase response to treatment interventions. In terms of clinical
practice, this would be of little value. Determining an individuals
underlying circadian rhythm by phase marker analysis prior to
travel could theoretically have some utility in assessing risk and
treatment strategies for JLD. This approach has not been investigated yet.
SLEEP, Vol. 30, No. 11, 2007
Current circadian theory would suggest that, after rapid travel
across multiple time zones, the amount and timing of light exposure on arrival should have important consequences in determining the speed and direction of re-entrainment.
An early field trial provided a suggestion of benefit from timed
light exposure (as well as light avoidance at the “wrong” circadian time) but the study involved only two subjects.169 This report subsequently led to numerous studies evaluating the impact
of timed light exposure on sleep in phase-shifting experiments.
1475
These studies were nicely reviewed by Boulos et al. in 1995185 and
will not be reviewed here.
In the most recent simulation experiment to test whether timed
light exposure could be a potential treatment for jet lag, 28 subjects
were phase-shifted in the laboratory in anticipation of an eastward
flight (level 2).168 Their sleep schedule was shifted earlier by one
hour per day for three days. Each morning, upon awakening, they
were exposed to 3.5 hours of light presented as either continuous
bright light (>3000 lux, n = 8), intermittent bright light (>3000 lux
alternating 0.5 hours on with 0.5 hours off, n = 11) or “ordinary”
dim indoor light (<60 lux, n = 9). The average DLMO phase advances in the continuous bright light, intermittent bright light and
dim light groups were 2.1, 1.5, and 0.6 hours, respectively (P <
0.01 for the continuous and intermittent vs. the dim light group).
No increase, as compared with baseline, was seen in the jet lag
symptom score in the continuous light group, while a significant
increase was noted in the intermittent and dim light groups.
We found only one published controlled field study of light
treatment for jet lag (level 2).180 In this small, randomized, controlled trial, subjects received either 3 hours of bright (3000 lux)
light exposure from head-mounted goggles or 3 hours of dim (10
lux) red light at 19:00 local time for two evenings following a
westward flight from Zurich to New York. A greater phase delay
(1 hour) in the salivary melatonin-determined DLMO was seen
in the bright light group (P < 0.02), but there were no significant
differences in sleep or other performance measures (jet lag scale,
psychomotor performance, or mood).
Conclusion: In a jet lag simulation study (level 2), appropriately timed bright light exposure prior to travel was able to
shift circadian rhythms in the desired direction but would require high motivation and strict compliance with the prescribed
light-dark schedule if prescribed clinically. One field trial (level
2) with artificial light exposure upon arrival produced equivocal
results.
The remaining studies examined the effect of melatonin on
either sleep (not daytime jet lag symptoms) or circadian entrainment following travel. These (level 1 and 2) studies consistently
found that melatonin improved the duration and quality of sleep
as measured both subjectively and objectively.174,186-189 Aside from
this hypnotic effect, melatonin treatment may well accelerate circadian phase resetting to the new time zone, but evidence from
field studies using circadian markers is limited. The strongest data
supporting the impact of melatonin on entrainment comes from a
study that examined the effect of melatonin on cortisol rhythms
in subjects crossing 7 time zones in an eastward direction (level
2).179 Compared to placebo, melatonin accelerated entrainment 4
days faster (6 days for melatonin vs. 10 days for placebo). This
improvement mirrors that found in another study that used oral
temperature as a circadian phase marker (level 2)174 and noted
signs of entrainment three days earlier in those on melatonin
compared to placebo.
It is of interest that most studies have tested melatonin for eastward flight, for which taking melatonin at bedtime could involve
benefits from both soporific and phase-resetting mechanisms.
With westward flight, melatonin taken at bedtime could, in theory,
inhibit phase resetting. However, in two randomized, controlled
trials exploring the use of melatonin following westward travel
(level 2)191,192 improvements in jet lag scores and sleep were seen.
It should be noted that in both of these studies, subjects crossed
12 or more time zones.
There is no strong evidence for a dose response for melatonin
treatment, but larger doses may have a stronger hypnotic action.
In a dose comparison study, 5 mg immediate-release melatonin
was found to be much more effective at relieving symptoms of
jet lag than a 2 mg slow-release formulation, though only marginally more effective than a 0.5 mg immediate-release formulation
(level 1).187 Thus, the timing of release and not the actual dosage
appears relevant. Only one study has looked at using melatonin
in combination with another agent for the management of jet lag
(level 1).188 This study, described in detail in the section below,
did not find benefit for the combination of melatonin and zolpidem.
Adverse effects resulting from taking melatonin were, by and
large, not evaluated in most of the studies. In the few studies
where potential side effects are mentioned, they were not found
to be different between active treatment and placebo groups. Differentiating adverse effects of melatonin vs. symptoms of jet lag
may be difficult and limit accurate reporting. Thirty eight percent
of subjects taking melatonin in one study176 developed a “rocking” sensation and one subject developed difficulty breathing and
swallowing 20 minutes after taking melatonin.170
Conclusion: Although two of the studies were negative (level 1
and level 2), the evidence is overall quite supportive that melatonin, administered at the appropriate time, can reduce the symptoms of jet lag and improve sleep following travel across multiple
time zones (4 level 1 studies and 6 level 2 studies). Immediaterelease formulations in doses of 0.5 to 5 mg appear effective (one
level 1 study).
We found 12 double blind, placebo-controlled field trials of
melatonin for jet lag published as full manuscripts—five level 1
studies170,186-189 and seven level 2 studies.174,176,179,182,190-192 Melatonin was administered in doses ranging from 0.5 to 10 mg, typically at local bedtime, for up to 3 days prior to departure and up
to 5 days upon arrival at the destination. A variety of outcome
measures were employed including subjective ratings scales of jet
lag symptoms, sleep logs, and standardized mood scales as well
as, in a few studies, objective measures of sleep (PSG and modified sleep latency testing)(level 2)174 and actigraphy (level 2 and
1).174,186 The quality of the studies was generally high, although
only a few utilized circadian markers as objective indicators of
circadian phase (level 2).174,179
In the studies that specifically examined symptoms of jet lag,
the majority found an improvement in jet lag symptoms with melatonin (level 1),187,188(level 2).182,190-192 In the two studies that failed
to show an improvement in jet lag scores, one (level 2)176 found
that although melatonin was more effective than placebo during
the first thee days post-travel, a significant improvement was not
seen as the data were analyzed by the first six days after travel.
In the other negative study (level 1)170 the subjects may not have
been at their circadian baseline preceding travel, and this likely
impacted the results.
SLEEP, Vol. 30, No. 11, 2007
7.4.2.3 Promoting Sleep with Hypnotic Medication
We found nine field trials utilizing hypnotic agents to alleviate jet lag induced insomnia. Five of these studies examined the
newer (non-benzodiazepine hypnotics) class of hypnotics (level
1476
1),188,189,193 (level 2)173,178, while four evaluated the effect of a traditional benzodiazepine on jet lag (level 2).172,177,194,195
Of the studies utilizing traditional benzodiazepines, all had 20
or less subjects. In a small (n =17) nonrandomized study (level
177
2) involving westward flight across five time zones, temazepam 10 mg had little effect on jet lag symptoms, sleep quality, or
circadian entrainment, though the dose was much lower than is
typically prescribed for sleep. At a higher dose of 20 mg given at
bedtime, temazepam improved subjective sleep quality in another
small study of 20 subjects traveling across 10 time zones eastward
(level 2).195 However, other sleep and circadian parameters did not
improve. A study with midazolam (level 2)194 yielded similar subjective findings following eastward travel. In a simulation study
(level 2)172 designed to mimic crossing 8 time zones to the west
(8 hour phase delay), triazolam was no different than placebo for
PSG measured sleep efficiency or total sleep time.
Like the traditional benzodiazepines, the non-benzodiazepine
hypnotics appear to improve subjective sleep quality and duration. Zolpidem 10 mg at bedtime for 3-4 nights following eastward travel across 5 to 9 time zones was found to significantly
improve total sleep time and sleep quality while reducing awakenings from sleep in a large (n=133) randomized placebo-controlled
trial (level 1).193 However, all outcomes were self-reported and no
objective measures of sleep were assessed. Daytime symptoms
of jet lag were not reported. In a smaller randomized placebocontrolled trial of 24 subjects, zopiclone 7.5 mg. given at bedtime
was found to improve sleep duration (measured by actigraphy) for
the four post-flight days following a 5-h. westward flight (level
2).178 Daytime activity appeared greater as well, though subjective
jet-lag scores were no different compared to placebo.
Two of the studies with non-benzodiazepine hypnotics compared the effects of these newer hypnotic agents to that of melatonin. In the first study (n = 137), zolpidem (10 mg) administered
during a night flight and for 4 days after arrival was found to be
significantly better than placebo or melatonin (5 mg) in counteracting jet lag symptoms (less confusion, lower jet lag scores on
visual analog scales) following eastward travel across 6-9 time
zones (level 1).188 Subjects also reported better sleep duration
and sleep quality on zolpidem, though this was not verified by
actigraphic assessment. Of interest, this study also included a
treatment arm that received both melatonin and zolpidem. This
group did not report better sleep or better jet lag scores than the
zolpidem alone group. In the other study (level 1),189 zopiclone (5
mg) was compared to melatonin (2 mg) or placebo in 30 subjects
traveling eastward across 5 time zones. Each subject served as
his/her own control (they repeated the trip x 3), though the treatment was administered for only one night (after arrival). Zopiclone and melatonin were equally effective at improving both
subjective and objective (measured by actigraphy) sleep duration
and quality as compared to placebo. Other symptoms of jet lag
were not assessed.
One additional study compared the non-benzodiazepine hypnotic zolpidem to bright light exposure in a simulated 8-hour eastward time shift (level 2).173 In this study, 8 subjects underwent 3
separate 8-hour phase advances. In one arm, they took a placebo
pill at the advanced bedtime on the day of the advance and the following day, in another they took zolpidem 10 mg at the advanced
bedtime on the day of the advance and the following day, and in
the final arm, they were exposed to continuous bright light (as opposed to dim light in the other arms) upon awakening on the day
SLEEP, Vol. 30, No. 11, 2007
of the advance and the following day. Total sleep times (by PSG)
did not differ between the treatments, though sleep efficiency improved significantly with zolpidem (night of shift only) and bright
light (night after shift only). No other symptoms of jet leg were
recorded. Of interest, both zolpidem and bright light appeared to
attenuate the rebound rise in TSH that usually accompanies sudden phase advances.
Adverse effects of hypnotic agents for jet lag have been reported. For example, triazolam was implicated in several dramatic
cases of global amnesia following its use to promote sleep during
jet travel.196 More commonly, nausea/vomiting, headaches, and
confusion are reported. In the study comparing a combination
of zolpidem plus melatonin to zolpidem, melatonin, or placebo,
there was a much higher rate of adverse events in the zolpidem
group than the other treatment groups.188 The author termed the
adverse events as not being “serious,” though 14 subjects dropped
out of the study as a result. In addition, when zolpidem and melatonin were combined, the high rate of adverse events persisted
(and was comparable to the zolpidem alone group). Immobility
associated with hypnotic use might increase the risk for deep vein
thrombosis, known to be a risk of jet travel. This hypothetical risk
has not been documented though.
Conclusion: Although the number of studies is limited (three
level 1, six level 2), the use of hypnotic agents for jet lag-induced
insomnia is a rational treatment and consistent with the standard
recommendations for the treatment of short-term insomnia. However, the effects of hypnotics on daytime symptoms of jet lag have
not been well-studied and are unknown. In addition, any benefits
to using hypnotics must be weighed against the risk for side effects. Because alcohol intake is often high during international
travel, the risk of interaction with hypnotics should be emphasized with patients.
7.4.2.4 Promoting Alertness with Stimulant Medication
Increased coffee consumption is the first countermeasure many
travelers use to combat sleepiness. This strategy has not been
studied in a controlled fashion and there remains concern that the
resulting increased caffeine levels may exacerbate jet-lag induced
insomnia. There are two controlled field trials in which slow-release caffeine (SRC) was evaluated for its effects on alertness and
jet lag symptoms. The first study compared placebo to SRC 300
mg daily for 5 days after flight or melatonin 5 mg daily starting
on the day of travel to 3 days post flight (level 2).179 There were
nine subjects in each group and the study was double-blinded.
Following eastward flight across seven time zones, both the SRC
and melatonin groups had a faster entrainment of their circadian
rhythms (by day 5 vs. day 9 for placebo) as measured by salivary
cortisol levels. Symptoms of alertness and jet lag were not assessed in this study. Utilizing the same protocol and number of
subjects, the same group reported a follow-up study examining
the impact of these treatments on both objective (PSG) and subjective measures of sleep and daytime sleepiness (two-nap sleep
latency test) (level 2).174 While subjects in the SRC treatment arm
experienced less daytime sleepiness than with either melatonin or
placebo (by objective measures as there was no significant difference in subjective sleepiness), they reported longer sleep onsets
and more awakenings at night than the other groups. This was
confirmed by PSG, which also documented a delay in recovery
slow wave sleep in the SRC group.
1477
Conclusion: The use of caffeine to counteract jet lag induced
sleepiness seems rational, but the evidence is very limited (two level 2 studies). The alerting effects of these agents must be weighed
against their propensity to disrupt sleep. One level 2 study suggested that a slow-release caffeine formulation may enhance the
rapidity of circadian entrainment following eastward travel.
able, they need to be followed up, as much as possible, with clinical trials in the field. Although the data from clinical research is
limited, it can be generally concluded that the clinical outcomes
have not been at odds with hypotheses based on principles derived from circadian science.
EVIDENCE TABLE
7.4.2.5 Miscellaneous
The Evidence Table for parts I and II of the CRSD Review Papers are located on the SLEEP website www.journalsleep.org.
Diet modification has been proposed as a potential modality
to prevent and reduce the symptoms of jet lag. Only one field
study addressing this issue was found (level 4).197 In this study,
the “Argonne diet” was assessed in a 186 soldiers undergoing a
9-h westward flight followed by a return flight. The Argonne diet
consists of alternating days of “feasting” with high carbohydrate
dinners and “fasting” with small, low calorie meals. The authors
found a significant reduction in self-reported jet lag symptoms in
those utilizing the diet. However, the study had several limitations, including self-selection of diet with unclear oversight, selfreporting of symptoms, and non-validated outcome measures. In
addition, fewer subjects chose the diet on the return flight than
utilized it on the outbound flight.
Conclusions: Diet modification as a means to prevent jet lag is
unproven at this time (one level 4 study).
REFERENCES
1.
2.
3.
4.
5.
8.0 DISCUSSION
6.
Sound clinical practice is based on both a scientific understanding of pathophysiology as well as empirical evidence derived
from clinical application, ideally from well-designed clinical trials. In regard to SWD and JLD, a foundation for understanding
of the pathophysiology of these disorders has been built by the
discipline of circadian rhythm science that now extends from molecular biology to behavior. One of the most important conclusions from human circadian rhythm research is that the anatomy,
physiology, and even the molecular biology of the human circadian system are homologous to the animal models that have been
so thoroughly investigated in recent years.
Circadian rhythm science has also pointed the way to rational
interventions for the CRSDs, and these treatments have been introduced into the practice of sleep medicine with varying degrees
of success, but with many practical matters unresolved. The use
of timed light exposure for clock resetting provides an example:
How bright? How long? What color spectrum? From what light
source? For what disorders? Are there contraindications for light
treatment, such as ocular pathology, or the risk of bright light falling on the “wrong” portion of the light PRC? The use of melatonin administration for phase resetting can generate an analogous
array of questions.
In addition to clock resetting, the current understanding of the
interaction between the homeostatic and circadian regulation of
sleep and alertness provides a good explanation of the symptoms
of sleepiness and insomnia inherent to the CRSDs. However, with
the exception of the large modafinil trial,37 there have been no
large multicenter trials focusing on pharmacological countermeasures. When double-blind clinical trials have been conducted, the
number of subjects is often small.
Also, much of the human research has been done with normal
subjects tested in conditions that simulate a CRSD (such as shift
work disorder or jet lag disorder). While these studies are valuSLEEP, Vol. 30, No. 11, 2007
7.
8.
9.
10.
11.
12.
13.
14.
15.
16.
17.
18.
19.
1478
American Academy of Sleep Medicine. The international classification of sleep disorders : diagnostic & coding manual (2nd ed).
Westchester, IL: American Academy of Sleep Medicine, 2005.
Campbell, SS, and Dawson, D. Aging young sleep: a test of the
phase advance hypothesis of sleep disturbance in the elderly. J
Sleep Res 1992;1:205-10.
Drake, CL, Roehrs, T, Richardson, G, Walsh, JK, and Roth, T. Shift
work sleep disorder: prevalence and consequences beyond that of
symptomatic day workers. Sleep 2004;27:1453-62.
Yazaki, M, Shirakawa, S, Okawa, M, and Takahashi, K. Demography of sleep disturbances associated with circadian rhythm disorders in Japan. Psychiatry & Clinical Neurosciences 1999;53:267-8.
Dagan, Y, and Eisenstein, M. Circadian rhythm sleep disorders: toward a more precise definition and diagnosis. Chronobiology International 1999;16:213-22.
Kamei, Y, Urata, J, Uchiyaya, M, Hayakawa, T, Ozaki, S, Shibui,
K, and Okawa, M. Clinical characteristics of circadian rhythm sleep
Horne, JA, and Ostberg, O. A self-assessment questionnaire to determine morningness-eveningness in human circadian rhythms. Int
J Chronobiol 1976;4:97-110.
Medicine., CfEB (2007) Levels of Evidence In Vol. 2007 p.
Oxford, EN
Dunlap, J, Loros, J, and DeCoursey, P. Chronobiology, Biological
Timekeepinged). Sunderland, Massachusetts, USA: Sinauer Associates, Inc., 2004.:
Dijk, DJ, and Lockley, SW. Integration of human sleep-wake regulation and circadian rhythmicity. J Appl Physiol 2002;92:852-62.
Berson, DM, Dunn, FA, and Takao, M. Phototransduction by retinal
ganglion cells that set the circadian clock. Science 2002;295:1070-3.
Hattar, S, Liao, HW, Takao, M, Berson, DM, and Yau, KW. Melanopsin-containing retinal ganglion cells: architecture, projections,
and intrinsic photosensitivity. Science 2002;295:1065-70.
Brainard, GC, and Hanifin, JP. Photons, clocks, and consciousness.
J Biol Rhythms 2005;20:314-25.
Lockley, SW, Brainard, GC, and Czeisler, CA. High sensitivity of
the human circadian melatonin rhythm to resetting by short wavelength light. J Clin Endocrinol Metab 2003;88:4502-5.
Glickman, G, Byrne, B, Pineda, C, Hauck, WW, and Brainard, GC.
Light therapy for seasonal affective disorder with blue narrow-band
light-emitting diodes (LEDs). Biol Psychiatry 2006;59:502-7.
Burgess, HJ, and Eastman, CI. A late wake time phase delays
the human dim light melatonin rhythm. Neuroscience Letters
2006;395:191-5.
Czeisler, C, and Wright Jr., K (1999 ) Influence of light on circadian rhythmicity in humans. In Regulation of Sleep and Circadian
Rhythms, (Turek, F, et al. ed) pp. 149-80.
Duffy, JF, and Wright, KP, Jr. Entrainment of the human circadian
system by light. J Biol Rhythms 2005;20:326-38.
Edgar, DM, Dement, WC, and Fuller, CA. Effect of SCN lesions
on sleep in squirrel monkeys: evidence for opponent processes in
sleep-wake regulation. J Neurosci 1993;13:1065-79.
and Pollak, CP. The role of actigraphy in the study of sleep and
circadian rhythms. Sleep 2003;26:342-92.
42. Morgenthaler, T, Alessi, C, Friedman, L, et al. Practice parameters
43. Roenneberg, T, Wirz-Justice, A, and Merrow, M. Life between
clocks: daily temporal patterns of human chronotypes. J Biol
Rhythms 2003;18:80-90.
44. Zavada, A, Gordijn, MC, Beersma, DG, Daan, S, and Roenneberg,
T. Comparison of the Munich Chronotype Questionnaire with the
Horne-Ostberg’s Morningness-Eveningness Score. Chronobiology
International 2005;22:267-78.
45. Andrade, MM, Benedito-Silva, AA, and Menna-Barreto, L. Correlations between morningness-eveningness character, sleep habits and temperature rhythm in adolescents. Braz J Med Biol Res
1992;25:835-9.
46. Baehr, EK, Revelle, W, and Eastman, CI. Individual differences
in the phase and amplitude of the human circadian temperature
rhythm: with an emphasis on morningness-eveningness. Journal of
47. Bailey, SL, and Heitkemper, MM. Circadian rhythmicity of cortisol
and body temperature: morningness-eveningness effects. Chronobiology International 2001;18:249-61.
48. Duffy, JF, Dijk, DJ, Hall, EF, and Czeisler, CA. Relationship of
endogenous circadian melatonin and temperature rhythms to selfreported preference for morning or evening activity in young and
older people. Journal of Investigative Medicine 1999;47:141-50.
49. Carrier, J, Monk, TH, Buysse, DJ, and Kupfer, DJ. Sleep and morningness-eveningness in the ‘middle’ years of life (20-59 y). Journal
of Sleep Research 1997;6:230-7.
50. Laberge, L, Carrier, J, Lesperance, P, Lambert, C, Vitaro, F, Tremblay, RE, and Montplaisi, J. Sleep and circadian phase characteristics of adolescent and young adult males in a naturalistic summertime condition. Chronobiology International 2000;17:489-501.
51. Duffy, JF, Rimmer, DW, and Czeisler, CA. Association of intrinsic
circadian period with morningness-eveningness, usual wake time,
and circadian phase. Behavioral Neuroscience 2001;115:895-9.
52. Griefahn, B, Kunemund, C, Golka, K, Thier, R, and Degen, G. Melatonin synthesis: a possible indicator of intolerance to shiftwork.
American Journal of Industrial Medicine 2002;42:427-36.
53. Martin, SK, and Eastman, CI. Medium-intensity light produces
circadian rhythm adaptation to simulated night-shift work. Sleep
1998;21:154-65.
54. Mitchell, PJ, Hoese, EK, Liu, L, Fogg, LF, and Eastman, CI. Conflicting bright light exposure during night shifts impedes circadian
adaptation. Journal of Biological Rhythms 1997;12:5-15.
55. Duffy, JF, and Czeisler, CA. Age-related change in the relationship
between circadian period, circadian phase, and diurnal preference in
humans. Neuroscience Letters 2002;318:117-20.
56. Kerkhof, GA, and Van Dongen, HP. Morning-type and eveningtype individuals differ in the phase position of their endogenous
circadian oscillator. Neuroscience Letters 1996;218:153-6.
57. Martin, SK, and Eastman, CI. Sleep logs of young adults with selfselected sleep times predict the dim light melatonin onset. Chronobiology International 2002;19:695-707.
58. Mongrain, V, Lavoie, S, Selmaoui, B, Paquet, J, and Dumont, M.
Phase relationships between sleep-wake cycle and underlying circadian rhythms in Morningness-Eveningness. Journal of Biological
Rhythms 2004;19:248-57.
59. Roemer, HC, Griefahn, B, Kuenemund, C, Blaszkewicz, M, and
Gerngross, H. The reliability of melatonin synthesis as an indicator of the individual circadian phase position. Military Medicine
2003;168:674-8.
60. Waterhouse, J, Folkard, S, Van Dongen, H, et al. Temperature profiles, and the effect of sleep on them, in relation to morningness-
20. Burgess, HJ, and Eastman, CI. The dim light melatonin onset following fixed and free sleep schedules. J Sleep Res 2005;14:229-37.
21. Burgess, HJ, Savic, N, Sletten, T, Roach, G, Gilbert, SS, and Dawson, D. The relationship between the dim light melatonin onset and
sleep on a regular schedule in young healthy adults. Behavioral
Sleep Medicine 2003;1:102-14
22. Minors, DS, and Waterhouse, JM. Does ‘anchor sleep’ entrain circadian rhythms? Evidence from constant routine studies. J Physiol
1983;345:451-67.
23. Minors, DS, and Waterhouse, JM. Separating the endogenous and
exogenous components of the circadian rhythm of body temperature
during night work using some ‘purification’ models. Ergonomics
1993;36:497-507.
24. Waterhouse, J, Weinert, D, Minors, D, et al. The effect of activity on the waking temperature rhythm in humans. Chronobiol Int
1999;16:343-57.
25. Lewy, AJ, and Sack, RL. The dim light melatonin onset as a marker
for circadian phase position. Chronobiol Int 1989;6:93-102.
26. Deacon, S, and Arendt, J. Posture influences melatonin concentrations
in plasma and saliva in humans. Neurosci Lett 1994;167:191-4.
27. Nathan, PJ, Jeyaseelan, AS, Burrows, GD, and Norman, TR. Modulation of plasma melatonin concentrations by changes in posture. J
Pineal Res 1998;24:219-23.
28. Murphy, PJ, Myers, BL, and Badia, P. Nonsteroidal anti-inflammatory drugs alter body temperature and suppress melatonin in humans. Physiol Behav 1996;59:133-9.
29. Shilo, L, Sabbah, H, Hadari, R, et al. The effects of coffee consumption on sleep and melatonin secretion. Sleep Medicine
2002;3:271-73.
30. Stoschitzky, K, Sakotnik, A, Lercher, P, Zweiker, R, Maier, R, Liebmann, P, and Lindner, W. Influence of beta-blockers on melatonin
release. Eur J Clin Pharmacol 1999;55:111-5.
31. Wright, KP, Jr., Badia, P, Myers, BL, Plenzler, SC, and Hakel, M.
Caffeine and light effects on nighttime melatonin and temperature
levels in sleep-deprived humans. Brain Research 1997;747:78-84.
32. Boivin, DB, Duffy, JF, Kronauer, RE, and Czeisler, CA. Dose-response relationships for resetting of human circadian clock by light.
Nature 1996;379:540-2.
33. Shanahan, TL, and Czeisler, CA. Light exposure induces equivalent phase shifts of the endogenous circadian rhythms of circulating plasma melatonin and core body temperature in men. Journal of
Clinical Endocrinology & Metabolism 1991;73:227-35.
34. Klerman, EB, Gershengorn, HB, Duffy, JF, and Kronauer, RE. Comparisons of the variability of three markers of the human circadian
pacemaker. Journal of Biological Rhythms 2002;17:181-93.
35. Benloucif, S, Guico, MJ, Reid, KJ, Wolfe, LF, L’Hermite-Baleriaux,
M, and Zee, PC. Stability of melatonin and temperature as circadian
phase markers and their relation to sleep times in humans. J Biol
Rhythms 2005;20:178-88.
37. Czeisler, CA, Walsh, JK, Roth, T, et al. Modafinil for excessive
sleepiness associated with shift-work sleep disorder. New England
Journal of Medicine 2005;353:476-86.
38. Monk, TH, Flaherty, JF, Frank, E, Hoskinson, K, and Kupfer, DJ. The
Social Rhythm Metric. An instrument to quantify the daily rhythms
of life. Journal of Nervous & Mental Disease 1990;178:120-26.
39. Carney, CE, Edinger, JD, Meyer, B, Lindman, L, and Istre, T. Daily
activities and sleep quality in college students. Chronobiology International 2006;23:623-37.
40. Monk, TH, Reynolds, CF, 3rd, Machen, MA, and Kupfer, DJ. Daily
social rhythms in the elderly and their relation to objectively recorded sleep. Sleep 1992;15:322-9.
41. Ancoli-Israel, S, Cole, R, Alessi, C, Chambers, M, Moorcroft, W,
SLEEP, Vol. 30, No. 11, 2007
1479
rhythms of melatonin and thyrotropin secretion. Am J Physiol
Regul Integr Comp Physiol 2000;278:R373-82.
83. Redman, J, Armstrong, S, and Ng, KT. Free-running activity rhythms
in the rat: entrainment by melatonin. Science 1983;219:1089-91.
84. Lewy, AJ, Ahmed, S, Jackson, JM, and Sack, RL. Melatonin shifts
Chronobiol Int 1992;9:380-92.
85. Lewy, A. J., V. K. Bauer, et al. The human phase response curve
(PRC) to melatonin is about 12 hours out of phase with the PRC to
light. Chronobiology International 1998 15:71-83.
2002;19:649-58.
87. Wirz-Justice, A, Krauchi, K, Cajochen, C, Danilenko, KV, Renz, C,
and Weber, JM. Evening melatonin and bright light administration
induce additive phase shifts in dim light melatonin onset. J Pineal
Res 2004;36:192-4.
88. Revell, VL, Burgess, HJ, Gazda, CJ, Smith, MR, Fogg, LF, and
Eastman, CI. Advancing human circadian rhythms with afternoon
melatonin and morning intermittent bright light. Journal of Clinical
89. Sack, RL, Hughes, RJ, Edgar, DM, and Lewy, AJ. Sleep-promoting
effects of melatonin: at what dose, in whom, under what conditions,
and by what mechanisms? Sleep 1997;20:908-15.
90. Hirai, K, Kita, M, Ohta, H, Nishikawa, H, Fujiwara, Y, Ohkawa,
S, and Miyamoto, M. Ramelteon (TAK-375) accelerates reentrainment of circadian rhythm after a phase advance of the light-dark
cycle in rats. J Biol Rhythms 2005;20:27-37.
91. Reebs, SG, and Mrosovsky, N. Effects of induced wheel running on
the circadian activity rhythms of Syrian hamsters: entrainment and
phase response curve. J Biol Rhythms 1989;4:39-48.
92. Van Reeth, O, Sturis, J, Byrne, MM, et al. Nocturnal exercise phase
delays circadian rhythms of melatonin and thyrotropin secretion in
normal men. American Journal of Physiology 1994;266:E964-74.
93. Buxton, OM, Lee, CW, L’Hermite-Baleriaux, M, Turek, FW, and
Van Cauter, E. Exercise elicits phase shifts and acute alterations of
melatonin that vary with circadian phase. Am J Physiol Regul Integr
Comp Physiol 2003;284:R714-24.
94. Barger, LK, Wright, KP, Jr., Hughes, RJ, and Czeisler, CA. Daily
exercise facilitates phase delays of circadian melatonin rhythm in
very dim light. Am J Physiol Regul Integr Comp Physiol 2004;286:
R1077-84.
95. Miyazaki, T, Hashimoto, S, Masubuchi, S, Honma, S, and Honma,
KI. Phase-advance shifts of human circadian pacemaker are accelerated by daytime physical exercise. American Journal of Physiology - Regulatory Integrative & Comparative Physiology 2001;281:
R197-205.
96. Ito, A, Ando, K, Hayakawa, T, Iwata, T, Kayukawa, Y, Ohta, T,
1993;47:563-67.
97. Okawa, M, Uchiyama, M, Ozaki, S, Shibui, K, and Ichikawa, H.
Circadian rhythm sleep disorders in adolescents: clinical trials of
combined treatments based on chronobiology. Psychiatry & Clinical Neurosciences 1998;52:483-90.
98. Yamadera, W, Sasaki, M, Itoh, H, Ozone, M, and Ushijima, S. Clinical features of circadian rhythm sleep disorders in outpatients. Psychiatry & Clinical Neurosciences 1998;52:311-6.
99. Okawa, M, Takahashi, K, Egashira, K, et al. Vitamin B12 treatment
for delayed sleep phase syndrome: a multi-center double-blind
100. Presser, HB. Job, family, and gender: determinants of nonstandard
work schedules among employed Americans in 1991. Demography
1995;32:577-98.
101. Harma, M, Knauth, P, Ilmarinen, J, and Ollila, H. The relation of age to
eveningness in healthy female subjects. Chronobiology International 2001;18:227-47.
61. Hilliker, NA, Muehlbach, MJ, Schweitzer, PK, and Walsh, JK.
Sleepiness/alertness on a simulated night shift schedule and morningness-eveningness tendency. Sleep 1992;15:430-3.
62. Ceolim, MF, and Menna-Barreto, L. Sleep/wake cycle and physical
activity in healthy elderly people. Sleep Res Online 2000;3:87-95.
63. Taillard, J, Philip, P, Chastang, JF, Diefenbach, K, and Bioulac, B.
Is self-reported morbidity related to the circadian clock? Journal of
64. Czeisler, CA, Richardson, GS, Coleman, RM, Zimmerman, JC,
65. Lewy, AJ, Wehr, TA, Goodwin, FK, Newsome, DA, and Markey, SP. Light suppresses melatonin secretion in humans. Science
1980;210:1267-9.
66. Czeisler, CA, Allan, JS, Strogatz, SH, et al. Bright light resets the
human circadian pacemaker independent of the timing of the sleepwake cycle. Science 1986;233:667-71.
67. Lewy, AJ, Sack, RL, Miller, LS, and Hoban, TM. Antidepressant and
circadian phase-shifting effects of light. Science 1987;235:352-4.
68. Campbell, SS, and Murphy, PJ. Extraocular circadian phototransduction in humans. Science 1998;279:396-9.
69. Eastman, CI, Martin, SK, and Hebert, M. Failure of extraocular light
to facilitate circadian rhythm reentrainment in humans. Chronobiology International 2000;17:807-26.
70. Wright, KP, Jr., and Czeisler, CA. Absence of circadian phase
resetting in response to bright light behind the knees. Science
2002;297:571.
71. Zeitzer, JM, Dijk, DJ, Kronauer, R, Brown, E, and Czeisler, C. Sensitivity of the human circadian pacemaker to nocturnal light: melatonin
phase resetting and suppression. J Physiol 2000;526 Pt 3:695-702.
72. Wright, KP, Jr., Hughes, RJ, Kronauer, RE, Dijk, DJ, and Czeisler,
CA. Intrinsic near-24-h pacemaker period determines limits of circadian entrainment to a weak synchronizer in humans. Proc Natl
Acad Sci U S A 2001;98:14027-32.
73. Wever, RA. Light effects on human circadian rhythms: a review of
recent Andechs experiments. J Biol Rhythms 1989;4:161-85.
74. Hebert, M, Martin, SK, Lee, C, and Eastman, CI. The effects of
prior light history on the suppression of melatonin by light in humans. J Pineal Res 2002;33:198-203.
75. Jasser, SA, Hanifin, JP, Rollag, MD, and Brainard, GC. Dim light
adaptation attenuates acute melatonin suppression in humans. J Biol
Rhythms 2006;21:394-404.
76. Smith, KA, Schoen, MW, and Czeisler, CA. Adaptation of human
pineal melatonin suppression by recent photic history. Journal of
Clinical Endocrinology & Metabolism 2004;89:3610-4.
77. Gronfier, C, Wright, KP, Jr., Kronauer, RE, Jewett, ME, and Czeisler,
CA. Efficacy of a single sequence of intermittent bright light pulses
for delaying circadian phase in humans. American Journal of Physiology - Endocrinology & Metabolism 2004;287:E174-81.
78. Reme, CE, Rol, P, Grothmann, K, Kaase, H, and Terman, M. Bright
light therapy in focus: lamp emission spectra and ocular safety.
Technol Health Care 1996;4:403-13.
79. Roberts, JE. Screening for ocular phototoxicity. Int J Toxicol
2002;21:491-500.
80. Crowley, SJ, Lee, C, Tseng, CY, Fogg, LF, and Eastman, CI. Combinations of bright light, scheduled dark, sunglasses, and melatonin
to facilitate circadian entrainment to night shift work. Journal of
81. Eastman, CI, Stewart, KT, Mahoney, MP, Liu, L, and Fogg, LF.
Dark goggles and bright light improve circadian rhythm adaptation
to night-shift work. Sleep 1994;17:535-43.
82. Buxton, OM, L’Hermite-Baleriaux, M, Turek, FW, and van Cauter, E. Daytime naps in darkness phase shift the human circadian
SLEEP, Vol. 30, No. 11, 2007
1480
123. Eastman, CI, Liu, L, and Fogg, LF. Circadian rhythm adaptation to
simulated night shift work: effect of nocturnal bright-light duration.
Sleep 1995;18:399-407.
124. Roden, M, Koller, M, Pirich, K, Vierhapper, H, and Waldhauser, F.
The circadian melatonin and cortisol secretion pattern in permanent
night shift workers. American Journal of Physiology 1993;265:R2617.
125. Benhaberou-Brun, D, Lambert, C, and Dumont, M. Association between melatonin secretion and daytime sleep complaints in night
nurses. Sleep 1999;22:877-85.
126. Sack, RL, and Lewy, AJ. Melatonin as a chronobiotic: treatment
of circadian desynchrony in night workers and the blind. J Biol
Rhythms 1997;12:595-603.
127. Czeisler, CA, Moore-Ede, MC, and Coleman, RH. Rotating shift
work schedules that disrupt sleep are improved by applying circadian principles. Science 1982;217:460-3.
128. Gallo, LC, and Eastman, CI. Circadian rhythms during gradually
delaying and advancing sleep and light schedules. Physiology &
behavior 1993;53:119-26.
129. Hakola, T, and Harma, M. Evaluation of a fast forward rotating shift
schedule in the steel industry with a special focus on ageing and
sleep. Journal of human ergology 2001;30:315-9.
130. Sallinen, M, Harma, M, Akerstedt, T, Rosa, R, and Lillqvist, O. Promoting alertness with a short nap during a night shift. Journal of
131. Bonnefond, A, Muzet, A, Winter-Dill, AS, Bailloeuil, C, Bitouze,
F, and Bonneau, A. Innovative working schedule: introducing one
short nap during the night shift. Ergonomics 2001;44:937-45.
132. Garbarino, S, Mascialino, B, Penco, MA, et al. Professional shiftwork drivers who adopt prophylactic naps can reduce the risk of car
accidents during night work. Sleep 2004;27:1295-1302.
133. Purnell, MT, Feyer, AM, and Herbison, GP. The impact of a nap opportunity during the night shift on the performance and alertness of
12-h shift workers. Journal of Sleep Research 2002;11:219-27.
134. Schweitzer, PK, Randazzo, AC, Stone, K, Erman, M, and Walsh,
JK. Laboratory and field studies of naps and caffeine as practical
countermeasures for sleep-wake problems associated with night
work. Sleep 2006;29:39-50.
135. Foret, J, Daurat, A, and Tirilly, G. Effect of bright light at night on
core temperature, subjective alertness and performance as a function of exposure time. Scandinavian Journal of Work, Environment
& Health 1998;24:115-20.
136. Horowitz, TS, Cade, BE, Wolfe, JM, and Czeisler, CA. Efficacy of
bright light and sleep/darkness scheduling in alleviating circadian
maladaptation to night work. American Journal of Physiology - Endocrinology & Metabolism 2001;281:E384.
137. Reid, K, and Dawson, D. Comparing performance on a simulated
12 hour shift rotation in young and older subjects. Occupational &
Environmental Medicine 2001;58:58-62.
138. Santhi, N, Duffy, JF, Horowitz, TS, and Czeisler, CA. Scheduling
of sleep/darkness affects the circadian phase of night shift workers.
Neuroscience Letters 2005;384:316-20.
139. Costa, G, Ghirlanda, G, Minors, DS, and Waterhouse, JM. Effect
of bright light on tolerance to night work. Scandinavian Journal of
Work, Environment & Health 1993;19:414-20.
140. Budnick, LD, Lerman, SE, and Nicolich, MJ. An evaluation of
scheduled bright light and darkness on rotating shiftworkers:
trial and limitations. American Journal of Industrial Medicine
1995;27:771-8.
141. Yoon, IY, Jeong, DU, Kwon, KB, Kang, SB, and Song, BG. Bright
light exposure at night and light attenuation in the morning improve
adaptation of night shift workers. Sleep 2002;25:351-56.
142. Lowden, A, Akerstedt, T, and Wibom, R. Suppression of sleepiness
and melatonin by bright light exposure during breaks in night work.
143. Bjorvatn, B, Kecklund, G, and Akerstedt, T. Bright light treatment
the adjustment of the circadian rhythms of oral temperature and sleepiness to shift work. Chronobiology International 1990;7:227-33.
102. Harma, MI, Hakola, T, Akerstedt, T, and Laitinen, JT. Age and adjustment to night work. Occupational & Environmental Medicine
1994;51:568-73.
103. Monk, TH, Buysse, DJ, Carrier, J, and Kupfer, DJ. Inducing jet-lag
in older people: directional asymmetry. Journal of Sleep Research
2000;9:101-16.
104. Marquie, JC, Foret, J, and Queinnec, Y. Effects of age, working
hours, and job content on sleep: a pilot study. Experimental aging
research 1999;25:421-7.
105. Marquie, JC, and Foret, J. Sleep, age, and shiftwork experience.
106. Smith, L, and Mason, C. Reducing night shift exposure: a pilot study
of rota, night shift and age effects on sleepiness and fatigue. Journal
of human ergology 2001;30:83-7.
107. Oginska, H, Pokorski, J, and Oginski, A. Gender, ageing, and shiftwork intolerance. Ergonomics 1993;36:161-8.
108. Crowley, SJ, Lee, C, Tseng, CY, Fogg, LF, and Eastman, CI. Complete or partial circadian re-entrainment improves performance, alertness, and mood during night-shift work. Sleep 2004;27:1077-8.
109. Dumont, M, Benhaberou-Brun, D, and Paquet, J. Profile of 24-h
light exposure and circadian phase of melatonin secretion in night
workers. Journal of Biological Rhythms 2001;16:502-11.
110. Koller, M, Kundi, M, Stidl, HG, Zidek, T, and Haider, M. Personal
light dosimetry in permanent night and day workers. Chronobiology
111. Koller, M, Harma, M, Laitinen, JT, Kundi, M, Piegler, B, and Haider, M. Different patterns of light exposure in relation to melatonin
and cortisol rhythms and sleep of night workers. Journal of pineal
research 1994;16:127-35.
112. Barnes, RG, Forbes, MJ, and Arendt, J. Shift type and season affect
adaptation of the 6-sulphatoxymelatonin rhythm in offshore oil rig
workers. Neuroscience Letters 1998;252:179-82.
113. Midwinter, MJ, and Arendt, J. Adaptation of the melatonin rhythm
in human subjects following night-shift work in Antarctica. Neurosci Lett 1991;122:195-8.
114. Ross, JK, Arendt, J, Horne, J, and Haston, W. Night-shift work in
Antarctica: sleep characteristics and bright light treatment. Physiol
Behav 1995;57:1169-74.
115. Quera-Salva, MA, Guilleminault, C, Claustrat, B, Defrance, R, Gajdos, P, McCann, CC, and De Lattre, J. Rapid shift in peak melatonin
secretion associated with improved performance in short shift work
schedule. Sleep 1997;20:1145-50.
116. Sharkey, KM, and Eastman, CI. Melatonin phase shifts human circadian rhythms in a placebo-controlled simulated night-work study.
American Journal of Physiology - Regulatory Integrative & Comparative Physiology 2002;282:R454.
117. Stewart, KT, Hayes, BC, and Eastman, CI. Light treatment for
NASA shiftworkers. Chronobiology International 1995;12:141-51.
118. Boivin, DB, and James, FO. Circadian adaptation to night-shift
work by judicious light and darkness exposure. Journal of Biological Rhythms 2002;17:556-67.
119. Quera-Salva, MA, Defrance, R, Claustrat, B, De Lattre, J, and Guilleminault, C. Rapid shift in sleep time and acrophase of melatonin
secretion in short shift work schedule. Sleep 1996;19:539-43.
120. Weibel, L, Spiegel, K, Gronfier, C, Follenius, M, and Brandenberger,
G. Twenty-four-hour melatonin and core body temperature rhythms:
their adaptation in night workers. American Journal of Physiology
1997;272:R948.
121. Dawson, D, and Campbell, SS. Timed exposure to bright light
improves sleep and alertness during simulated night shifts. Sleep
1991;14:511-6.
122. Baehr, EK, Fogg, LF, and Eastman, CI. Intermittent bright light and
exercise to entrain human circadian rhythms to night work. American Journal of Physiology 1999;277:R1598-1604.
SLEEP, Vol. 30, No. 11, 2007
1481
dependent performance degradation during extended wakefulness.
Sleep 2004;27:374-81.
165. Waterhouse, J, Edwards, B, Nevill, A, et al. Identifying some determinants of “jet lag” and its symptoms: a study of athletes and other
travellers. British journal of sports medicine 2002;36:54-60.
166. Tresguerres, JA, Ariznavarreta, C, Granados, B, Martin, M, Villanua, MA, Golombek, DA, and Cardinali, DP. Circadian urinary
6-sulphatoxymelatonin, cortisol excretion and locomotor activity in
airline pilots during transmeridian flights. Journal of pineal research
2001;31:16-22.
167. Moline, ML, Pollak, CP, Monk, TH, et al. Age-related differences in
recovery from simulated jet lag. Sleep 1992;15:28-40.
168. Burgess, HJ, Crowley, SJ, Gazda, CJ, Fogg, LF, and Eastman,
CI. Preflight adjustment to eastward travel: 3 days of advancing
sleep with and without morning bright light. Journal of Biological
Rhythms 2003;18:318-28.
169. Daan, S, and Lewy, AJ. Scheduled exposure to daylight: a potential
strategy to reduce “jet lag” following transmeridian flight. Psychopharmacol Bull 1984;20:566-8.
170. Spitzer, RL, Terman, M, Williams, JB, Terman, JS, Malt, UF,
Singer, F, and Lewy, AJ. Jet lag: clinical features, validation of a
new syndrome-specific scale, and lack of response to melatonin in
a randomized, double-blind trial. American Journal of Psychiatry
1999;156:1392-6.
171. Carvalho Bos, S, Waterhouse, J, Edwards, B, Simons, R, and Reilly,
T. The use of actimetry to assess changes to the rest-activity cycle.
172. Buxton, OM, Copinschi, G, Van Onderbergen, A, Karrison, TG, and
Van Cauter, E. A benzodiazepine hypnotic facilitates adaptation of
circadian rhythms and sleep-wake homeostasis to an eight hour delay shift simulating westward jet lag. Sleep 2000;23:915-27.
173. Hirschfeld, U, Moreno-Reyes, R, Akseki, E, L’Hermite-Baleriaux,
M, Leproult, R, Copinschi, G, and Van Cauter, E. Progressive elevation of plasma thyrotropin during adaptation to simulated jet lag: effects of treatment with bright light or zolpidem. Journal of Clinical
174. Beaumont, M, Batejat, D, Pierard, C, et al. Caffeine or melatonin
effects on sleep and sleepiness after rapid eastward transmeridian
travel. Journal of applied physiology 2004;96:50-8.
175. Ariznavarreta, C, Cardinali, DP, Villanua, MA, et al. Circadian
rhythms in airline pilots submitted to long-haul transmeridian flights.
Aviation Space & Environmental Medicine 2002;73:445-55.
176. Edwards, BJ, Atkinson, G, Waterhouse, J, Reilly, T, Godfrey, R, and
Budgett, R. Use of melatonin in recovery from jet-lag following an
eastward flight across 10 time-zones. Ergonomics 2000;43:1501-13.
177. Reilly, T, Atkinson, G, and Budgett, R. Effect of low-dose temazepam on physiological variables and performance tests following
a westerly flight across five time zones. International Journal of
Sports Medicine 2001;22:166-74.
178. Daurat, A, Benoit, O, and Buguet, A. Effects of zopiclone on the
rest/activity rhythm after a westward flight across five time zones.
Psychopharmacology 2000;149:241-5.
179. Pierard, C, Beaumont, M, Enslen, M, et al. Resynchronization of
hormonal rhythms after an eastbound flight in humans: effects of
slow-release caffeine and melatonin. European journal of applied
physiology 2001;85:144-50.
180. Boulos, Z, Macchi, MM, Sturchler, MP, et al. Light visor treatment
for jet lag after westward travel across six time zones. Aviation
181. Cardinali, DP, Bortman, GP, Liotta, G, et al. A multifactorial approach employing melatonin to accelerate resynchronization of
sleep-wake cycle after a 12 time-zone westerly transmeridian flight
in elite soccer athletes. Journal of pineal research 2002;32:41-6.
182. Arendt, J, Aldhous, M, and Marks, V. Alleviation of jet lag by melatonin: preliminary results of controlled double blind trial. Br Med J
(Clin Res Ed) 1986;292:1170.
used for adaptation to night work and re-adaptation back to day
life. A field study at an oil platform in the North Sea. J Sleep Res
1999;8:105-12.
144. Sharkey, KM, Fogg, LF, and Eastman, CI. Effects of melatonin administration on daytime sleep after simulated night shift work. Journal of Sleep Research 2001;10:181-92.
145. Folkard, S, Arendt, J, and Clark, M. Can melatonin improve shift
workers’ tolerance of the night shift? Some preliminary findings.
146. Jorgensen, KM, and Witting, MD. Does exogenous melatonin improve day sleep or night alertness in emergency physicians working
night shifts? Annals of Emergency Medicine 1998;31:699-704.
147. James, M, Tremea, MO, Jones, JS, and Krohmer, JR. Can melatonin
improve adaptation to night shift? American Journal of Emergency
Medicine 1998;16:367-70.
148. Yoon, IY, and Song, BG. Role of morning melatonin administration and attenuation of sunlight exposure in improving adaptation of
night-shift workers. Chronobiology International 2002;19:903-13.
149. Walsh, JK, Sugerman, JL, Muehlbach, MJ, and Schweitzer, PK.
Physiological sleep tendency on a simulated night shift: adaptation
and effects of triazolam. Sleep 1988;11:251-64.
150. Porcu, S, Bellatreccia, A, Ferrara, M, and Casagrande, M. Performance, ability to stay awake, and tendency to fall asleep during
the night after a diurnal sleep with temazepam or placebo. Sleep
1997;20:535-41.
151. Walsh, JK, Schweitzer, PK, Anch, AM, Muehlbach, MJ, Jenkins,
NA, and Dickins, QS. Sleepiness/alertness on a simulated night shift
following sleep at home with triazolam. Sleep 1991;14:140-6.
152. Monchesky, TC, Billings, BJ, Phillips, R, and Bourgouin, J. Zopiclone in insomniac shiftworkers. Evaluation of its hypnotic properties and its effects on mood and work performance. International
Archives of Occupational & Environmental Health 1989;61:255-9.
153. Moon, CA, Hindmarch, I, and Holland, RL. The effect of zopiclone
7.5 mg on the sleep, mood and performance of shift workers. International clinical psychopharmacology 1990;5:79-83.
154. Puca, FM, Perrucci, S, Prudenzano, MP, et al. Quality of life in shift
work syndrome. Functional neurology 1996;11:261-8.
155. Hart, CL, Haney, M, Nasser, J, and Foltin, RW. Combined effects of
methamphetamine and zolpidem on performance and mood during
simulated night shift work. Pharmacology, Biochemistry & Behavior 2005;81:559-68.
156. Walsh, JK, Randazzo, AC, Stone, KL, and Schweitzer, PK. Modafinil
improves alertness, vigilance, and executive function during simulated night shifts. Sleep 2004;27:434-439.
157. Bonnet, MH, and Arand, DL. Impact of naps and caffeine on extended nocturnal performance. Physiology & behavior 1994;56:103-9.
158. Bonnet, MH, and Arand, DL. The use of prophylactic naps and caffeine to maintain performance during a continuous operation. Ergonomics 1994;37:1009-20.
159. De Valck, E, and Cluydts, RB. Slow-release caffeine as a countermeasure to driver sleepiness induced by partial sleep deprivation.
160. De Valck, E, De Groot, E, and Cluydts, R. Effects of slow-release
caffeine and a nap on driving simulator performance after partial
sleep deprivation. Perceptual & Motor Skills 2003;96:67-78.
161. McLellan, TM, Bell, DG, and Kamimori, GH. Caffeine improves
physical performance during 24 h of active wakefulness. Aviation
162. Walsh, JK, Muehlbach, MJ, Humm, TM, Dickins, QS, Sugerman,
JL, and Schweitzer, PK. Effect of caffeine on physiological sleep
tendency and ability to sustain wakefulness at night. Psychopharmacology 1990;101:271-3.
163. Muehlbach, MJ, and Walsh, JK. The effects of caffeine on simulated
night-shift work and subsequent daytime sleep. Sleep 1995;18:22-9.
164. Wyatt, JK, Cajochen, C, Ritz-De Cecco, A, Czeisler, CA, and Dijk,
DJ. Low-dose repeated caffeine administration for circadian-phaseSLEEP, Vol. 30, No. 11, 2007
1482
183. Lowden, A, and Akerstedt, T. Retaining home-base sleep hours to
prevent jet lag in connection with a westward flight across nine time
zones. Chronobiology International 1998;15:365
184. Eastman, CI, Gazda, CJ, Burgess, HJ, Crowley, SJ, and Fogg, LF.
Advancing circadian rhythms before eastward flight: a strategy to
prevent or reduce jet lag. Sleep 2005;28:33-44.
185. Boulos, Z, Campbell, SS, Lewy, AJ, Terman, M, Dijk, DJ, and Eastman, CI. Light treatment for sleep disorders: consensus report. VII.
Jet lag. J Biol Rhythms 1995;10:167-76.
186. Comperatore, CA, Lieberman, HR, Kirby, AW, Adams, B, and
Crowley, JS. Melatonin efficacy in aviation missions requiring
rapid deployment and night operations. Aviat Space Environ Med
1996;67:520-4.
187. Suhner, A, Schlagenhauf, P, Johnson, R, Tschopp, A, and Steffen, R.
Comparative study to determine the optimal melatonin dosage form
for the alleviation of jet lag. Chronobiol Int 1998;15:655-66.
188. Suhner, A, Schlagenhauf, P, Hofer, I, Johnson, R, Tschopp, A, and
Steffen, R. Effectiveness and tolerability of melatonin and zolpidem
for the alleviation of jet lag. Aviation Space & Environmental Medicine 2001;72:638-46.
189. Paul, MA, Gray, G, Sardana, TM, and Pigeau, RA. Melatonin and
zopiclone as facilitators of early circadian sleep in operational
air transport crews. Aviation Space & Environmental Medicine
2004;75:439-43.
190. Claustrat, B, Brun, J, David, M, Sassolas, G, and Chazot, G. Melatonin and jet lag: confirmatory result using a simplified protocol. Biol
Psychiatry 1992;32:705-11.
191. Petrie, K, Conaglen, JV, Thompson, L, and Chamberlain, K. Effect of
melatonin on jet lag after long haul flights. BMJ 1989;298:705-7.
192. Petrie, K, Dawson, AG, Thompson, L, and Brook, R. A double-blind
trial of melatonin as a treatment for jet lag in international cabin
crew. Biological psychiatry 1993;33:526-30.
193. Jamieson, AO, Zammit, GK, Rosenberg, RS, Davis, JR, and Walsh,
JK. Zolpidem reduces the sleep disturbance of jet lag. Sleep Medicine 2001;2:423-30.
194. Lavie, P. Effects of midazolam on sleep disturbances associated
with westward and eastward flights: evidence for directional effects.
Psychopharmacology (Berl) 1990;101:250-4.
195. Donaldson, E, and Kennaway, DJ. Effects of temazepam on sleep,
performance, and rhythmic 6-sulphatoxymelatonin and cortisol
excretion after transmeridian travel. Aviat Space Environ Med
1991;62:654-60.
196. Morris, HH, 3rd, and Estes, ML. Traveler’s amnesia. Transient
global amnesia secondary to triazolam. Jama 1987;258:945-6.
197. Reynolds, NC, Jr., and Montgomery, R. Using the Argonne diet in
jet lag prevention: deployment of troops across nine time zones.
Military Medicine 2002;167:451-3.
SLEEP, Vol. 30, No. 11, 2007
1483
Circadian Rhythm Sleep Disorders: Part II, Advanced Sleep Phase Disorder, Delayed
Sleep Phase Disorder, Free-Running Disorder, and Irregular Sleep-Wake Rhythm
An American Academy of Sleep Medicine Review
Robert L Sack, MD1; Dennis Auckley, MD2; R. Robert Auger, MD3; Mary A. Carskadon, PhD4; Kenneth P. Wright Jr, PhD5; Michael V. Vitiello, PhD6; Irina V. Zhdanova, MD7
1
Department of Psychiatry, Oregon Health Sciences University, Portland, OR; 2Cleveland, OH; 3Mayo Clinic Sleep Disorders Center, Mayo Clinic,
Rochester, MN; 4Dept. Psychiatry & Human Behavior, Warren Alpert Medical School of Brown University, Providence, RI; 5Department of Integrative
Physiology, University of Colorado, Boulder, CO; 6Psychiatry and Behavioral Sciences, University of Washington, Seattle, WA; 7Department of Anatomy
and Neurobiology, Boston University, Boston, MA
involved sleep logs, actigraphy and the Morningness-Eveningness Questionnaire (MEQ). Treatment interventions fall into three broad categories: 1) prescribed sleep scheduling, 2) circadian phase shifting (“resetting the clock”),
and 3) symptomatic treatment using hypnotic and stimulant medications.
Conclusion: Circadian rhythm science has also pointed the way to rational interventions for CRSDs and these treatments have been introduced
into the practice of sleep medicine with varying degrees of success. More
translational research is needed using subjects who meet current diagnostic criteria.
Keywords: Circadian rhythm sleep disorders
Citation: Sack R; Auckley D; Auger RR; Carskadon MA; Wright KP; Vitiello MV; Zhdanova IV. Circadian rhythm sleep disorders: Part II, advanced
sleep phase disorder, delayed sleep phase disorder, free-running disorder, and irregular sleep-wake rhythm. SLEEP 2007;30(11):1484-1501.
Objective: This the second of two articles reviewing the scientific literature on the evaluation and treatment of circadian rhythm sleep disorders
(CRSDs), employing the methodology of evidence-based medicine. We
herein report on the accumulated evidence regarding the evaluation and
treatment of Advamced Sleep Phase Disorder (ASPD), Delayed Sleep
Phase Disorder (DSPD), Free-Running Disorder (FRD) and Irregular
Sleep-Wake Rhythm ISWR).
Methods: A set of specific questions relevant to clinical practice were
formulated, a systematic literature search was performed, and relevant
articles were abstracted and graded.
Results: A substantial body of literature has accumulated that provides a
rational basis the evaluation and treatment of CRSDs. Physiological assessment has involved determination of circadian phase using core body temperature and the timing of melatonin secretion. Behavioral assessment has
TABLE OF CONTENTS
11.3.1 Sleep Logs and Actigraphy
11.3.2 Morningness-Eveningness Questionnaire (MEQ)
11.3.3 Polysomnography (PSG)
11.3.4 Phase Markers
11.4 Treatment
11.4.3 Timed Melatonin Administration
12.0 Delayed Sleep Phase Disorder (DSPD)
12.2 Risk Factors
12.2.1 Age
12.2.2 Gender
12.2.3 Reduced Light Exposure
12.2.4 Excessive Light Exposure
12.3.1 Sleep Logs
12.3.2 Actigraphy
12.3.3 Morningness-Eveningness Questionnaire
12.3.4 Circadian Phase Markers
12.4 Treatment
12.4.2. Timed Light Exposure
12.4.3. Timed Melatonin Administration
12.4.4. Vitamin B12
12.4.5. Promoting Sleep with Hypnotic Medication
12.4.6. Promoting Alertness with Stimulant Medication
13.0 Free-Running Disorder (FRD) -- also referred to as Non–24Hour Sleep-Wake Syndrome
(Section numbers run consecutively through Parts I and II)
9.0 Introduction
10.0 CRSDs and Molecular Genetics
11.0 Advanced Sleep Phase Disorder (ASPD)
11.2 Risk Factors
11.2.1 Age
11.2.2 Gender
This is not an industry supported study. Dr. Sack has received research support
from GlaxoSmithKline, Takeda, and Cephalon and has consulted for Minimitter
Company. Dr. Auckley has received research support from Invacare and TAP
Pharmaceuticals. Dr. Carskadon has received research support from Evotec
and Cephalon and has participated in speaking engagements for World Class
and Cephalon. Dr. Wright has received research support from and has participated in speaking engagements for Cephalon and Takeda, and has consulted
for Takeda. Dr. Vitiello is on the speakers bureau for Takeda. Drs. Auger and
Zhdanova have indicated no financial conflicts of interest.
[email protected]
SLEEP, Vol. 30, No. 11, 2007
1484
CSRD Review Part II—Sack et al
13.2 Risk Factors
13.2.1 Age
13.2.2 Gender
13.3.1 Sleep Log
13.4 Treatment (Sighted)
13.4.4 Promoting Sleep with Hypnotic Medication
13.4.5 Promoting Alertness with Stimulant Medication
13.4.6 Other Treatments
13.5 Treatment (Blind)
14.0 Irregular Sleep-Wake Rhythm (ISWR)
14.2 Risk Factors
14.2.1 Age
14.2.2 Gender
14.3.1 Sleep Log
14.3.3 Actigraphy
14.3.5.1 CBT rhythm
14.3.5.2 Melatonin rhythm
14.3.5.3 Cortisol rhythm
14.4 Treatment
14.4.2 Circadian Phase Shifting (or Increasing Circadian
Amplitude)
14.4.3 Mixed Modality Treatments
15.0 Discussion
evidence. From this process, an evidence table was constructed
(available online at http://www.aasmnet.org/). The methodology
is described in more detail in the previous paper. In these two
review articles, we provide a summary of the evidence gleaned
through this process, and place this evidence regarding clinical
issues within the context of current circadian science.
In the first paper we reviewed the circadian science and research
strategies that have provided the framework for clinical investigation. We then reported on the accumulated evidence regarding
shift work disorder (SWD) and jet lag disorder (JLD)—disorders
that occur after a voluntary or imposed shift in the timing of sleep.
In this paper we deal with circadian rhythm disorders that are
thought to involve mechanisms intrinsic to the circadian system,
although exogenous factors may be involved as well. Specifically,
these disorders include: advanced sleep phase disorder (ASPD),
delayed sleep phase disorder (DSPD), free-running disorder
(FRD), and irregular sleep-wake rhythm (ISWD). Both of these
papers will be accompanied by practice recommendations formulated by the AASM Standards of Practice Committee.
Before proceeding to the individual CRSDs, this paper will review research involving the application of molecular genetics to
circadian sleep propensity. Genetic research aims to trace circadian variability in humans to polymorphisms or mutations of the
recently identified “clock genes” that generate circadian cycles
via intracellular protein transcriptional-translational feedback
mechanisms. Because this research domain tends to subsume numerous diagnostic categories, it is more convenient to discuss it
in one place.
10.0 CRSDS AND MOLECULAR GENETICS
The discovery of the molecular mechanisms generating the
intrinsic near 24-h cycles in the mammalian suprachiasmatic
nucleus (SCN), that can be entrained by environmental cues, has
been hailed as one of the most important scientific breakthroughs
of the decade. The data collected in animal models suggested that
mutations in the clock genes can result in altered amplitude or
period of the circadian rhythms, resembling some of the CRSD
symptoms.2 These findings, coupled with the research involving
cloning of the human genome, have opened major opportunities
to address the potential genetic causes of CRSDs.
Two main strategies have been used to apply the growing understanding of clock gene mechanisms to circadian pathology.
The first has been the search for clock gene mutations in the pedigrees of families with identified circadian disorders. The second
has been the correlation of circadian propensity as measured by
the Morningness-Eveningness Questionnaire (MEQ), or as identified by CRSD diagnosis, with polymorphisms or mutations of
clock genes.
In 1999, Jones, et al. described a high incidence of ASPD in
three American families of Northern European descent (level
2).3 A 3 to 4-hour phase advance in melatonin and temperature
rhythms was documented in these ASPD subjects compared to
controls. One of the family members was admitted to a time-free
environment and shown to have a very short circadian period
(tau) of 23.3 hours, based on the sleep-wake and temperature data
collected. The trait segregated as an autosomal dominant inheritance pattern, with high penetrance.
Subsequently, the affected individuals of one of these ASPD
families were shown to carry a missense mutation in a specific
9.0 INTRODUCTION
This is the second of two articles authored by an American
Academy of Sleep Medicine (AASM) Task Force charged by the
Standards of Practice Committee with reviewing the scientific literature on the evaluation and treatment of circadian rhythm sleep
disorders (CRSDs) as defined in the ICSD-2,1 employing the
methodology of evidence-based medicine. Our approach, as described in our first paper, was to formulate a set of specific questions relevant to clinical practice, extensively search the medical
literature, abstract the core findings, and grade the quality of the
SLEEP, Vol. 30, No. 11, 2007
1485
locus of the clock gene hPer2, a gene critical for the resetting effects of light (level 1).4 These studies were the first to apply “clock
gene” science to a CRSD. However, the same study also revealed
a genetic heterogeneity of ASPD, since other ASPD families
examined did not show a mutation in the hPer2. Similarly, the
familial ASPD disorder documented in two Japanese families using MEQ and melatonin measurements had no significant linkage
with a mutation of hPer2 (level 2).5 A recent study in a Japanese
pedigree with familial ASPD, diagnosed based on self-reported
sleep schedule and structured interviews, revealed a missense mutation in another, CKI-∆, gene (T44A) (level 4).6
Fewer genetic screenings have been performed in familial
DSPD patients than in familial ASPD. The results suggested autosomal dominant mode of inheritance with incomplete penetrance
or a multifactorial mode of inheritance in the North American patients (level 4).7 Several studies have focused on the hPer3, the
first one being conducted in Japan and reporting higher frequency
of H4 haplotype in DSPD patients (level 4).8 A British-based study
found a frequency of the 4-repeat allele of the hPer3 to be high in
DSPD patients (88%), while the 5-repeat allele were associated
with the morningness phenotype (level 3).9 In contrast, a Brazilian
group documented nearly 30% of DSPD patients as homozygous
for the 5-repeat allele of the hPer3 (level 3)10 and suggested that
the discrepancies between the studies might involve differences in
patients’ ethnic origin or the environmental factors, e.g., latitude.
Another Japanese group has identified two more genes associated with DSPD: arylalkylamine (serotonin) N-acetyltransferase
(AA-NAT) (level 3)11 and HLA-DR1.12 AA-NAT is the rate-limiting enzyme in the melatonin synthetic pathway from serotonin.
The frequency of a single nucleotide polymorphism (amino acid
substitution from alanine to threonine at position 129) was significantly higher in patients (16%) than in controls (3.1%).
Moreover, Takano and colleagues (level 4)13 found a missense
variation in human CKIε (N408 allele) that may be protective in
the development of DSPD, since it occurred significantly less frequently in patients diagnosed with DSPD (and those with freerunning disorder) than in control subjects.
A number of studies have correlated circadian propensity, i.e.,
morningness versus eveningness (not clinical diagnosis) with
clock gene variations. One of the first was performed in 410
middle-aged adults in whom phase preference had been measured
with the MEQ (level 2).14 A single nucleotide polymorphism was
identified, with a cytosine for threonine (C for T) substitution at
the immediate 3′ region of the human CLOCK gene (hClock),
3111C versus 3111T. Participants homozygous for the T allele
(CLOCK 3111T/T, n = 163) were less “evening type” than heterozygotes (CLOCK 3111C/T, n = 219) or all 3111C carriers (n
= 247). Similarly, C allele homozygotes (CLOCK 3111 C/C, n
= 28) exhibited lower but statistically insignificant MEQ values
when compared to T homozygotes, a result perhaps influenced by
the small sample size of the former group. The authors concluded
that this association was strongest for the eveningness factor on
the MEQ. In contrast, screening for polymorphisms of the hClock
determined that they were infrequent in DSPD, and not different
from controls (level 3).15 Combined, these findings on the link
between the hClock and eveningness but lack of such correlation
with DSPD may question a direct etiological link between the circadian propensity and the disease, though more studies are needed
to clarify this issue.
The picture emerging from both human and animal studies sugSLEEP, Vol. 30, No. 11, 2007
gests that a genetically-determined period of the intrinsic circadian rhythm or the degree to which this rhythm can be entrained
by the environmental time cues defines the morningness or eveningness trends, or presence of CRSDs. However, multiple genes
can underlie such disorders, with alterations in different circadian
genes potentially resulting in a similar circadian phenotype, or
a mutation in a different site of the same gene producing an opposite effect on the circadian system. In support of this notion, a
recent study in mice shows that, depending on the site of PER2
phosphorylation, the expression, degradation, and/or nuclear entry and retention of this protein may change, resulting in a different degree of advance or delay in the circadian period.16
Conclusions: Intriguing research has begun to link clock gene
polymorphisms to familial ASPD and DSPD, and perhaps to subclinical circadian propensity for morningness or eveningness.
The results suggest that a number of mutations in different circadian genes might be involved in these phenomena, with familial
or sporadic CRSDs being heterogeneous genetic disorders. Further research in this area is likely to bring important insights into
the mechanisms of CRSDs but the research is in the early stage
and does not yet have clinical application.
11.0 ADVANCED SLEEP PHASE DISORDER (ASPD)
Advanced sleep phase disorder (ASPD) is characterized by a
stable sleep schedule that is several hours earlier than the conventional or desired time. There is no strict definition of how
advanced the sleep schedule needs to be in order to qualify as
pathologic, and thus the diagnosis depends in large part on the
degree of difficulty a patient experiences with conforming to a desired sleep schedule. Prior to ascribing the diagnosis, other causes
of sleep maintenance insomnia must be ruled out; for example,
depression.1
ASPD is thought to be much less common than DSPD, but because an early sleep pattern results in fewer social conflicts (e.g.,
people are not usually punished for getting to work too early),
the incidence may be underestimated. The mechanisms leading
to this condition are unknown, but hypotheses have usually been
the opposite of those thought to underlie DSPD. For example, a
shortening of the circadian period has been demonstrated in one
patient with familial ASPD (level 2).3
11.2 Risk Factors
11.2.1 Age
It is widely assumed that the tendency for an advanced sleep
schedule is associated with aging, but data regarding the correlation between age and discrete ASPD are scarce. One pertinent
study involved 110 healthy adults, aged 20-59,17 who completed
the MEQ, kept sleep diaries for two weeks, and underwent PSGs
(level 2). Age was associated with increased morningness (M-type)
and an objective, but not subjective, decline in sleep quality. After
controlling for age, M-type was associated with an advanced sleep
phase, less total sleep time, and increased wake time during the last
2 hours of sleep. Of primary importance, analyses with hierarchical
regression demonstrated that M-type was a predominant mediator of various assessed age-sleep relationships. Supporting these
1486
findings, one telephone survey (level 4)18 found “advance-related”
complaints to be more than twice as common (7.4% of respondents)
as “delay-related” complaints in a cohort aged 40-64.
Conclusions: Although inconclusive, the available data suggest that age may be a risk factor for ASPD.
scores of 91% were consistent with “morningness” (i.e., MEQ
≥59) and that 53% provided scores consistent with “definite
morning types” (i.e., MEQ ≥70) (level 3).21 The authors utilized
this data to support the validity of their recruitment process, but
controls were not available for comparison.
Conclusions: The MEQ can provide confirmatory evidence for
a diagnosis of ASPD but is not sufficiently reliable to be the sole
basis for the diagnosis. In the future, MEQ scores may need to be
normalized for age.
11.2.2 Gender
There are insufficient data to definitively address this question.
11.3.3 Polysomnography (PSG)
Sleep logs and actigraphy have face validity in documenting an
advanced sleep schedule and an associated inability to sleep at a
conventional time (see sections 12.3.1 and 12.3.2).
No studies were identified that utilized PSG parameters as inclusion criteria for a diagnosis of ASPD. Nevertheless, a study
of familial ASPD patients, discussed in more detail above, compared PSG variables between affected and unaffected subjects and
demonstrated the expected advance in the timing of sleep onset
(19:25 ± 1:44 vs. 23:10 ± 0:40) and offset (04:18 ± 2:00 vs. 07:44
± 1:13) in the former group, with preservation of sleep quality
and quantity in both groups (level 2).3 Curiously, in a separate
study of patients with ASPD (using ICSD-1 criteria) that included
PSG as an outcome measure in a trial of evening phototherapy,
baseline values actually revealed relatively orthodox bedtimes,
with group means of 23:14 hours and 00:27 hours in the active
and sham treatment groups, respectively (level 2), highlighting
the ambiguous nature of the diagnostic criteria used to define this
condition.22
Conclusions: PSG data is not presently required for a formal
diagnosis of ASPD,1 but its use in research protocols may improve diagnostic validity and homogeneity of patient populations.
It is unknown whether these data would confer greater diagnostic
value than actigraphic parameters however and, in the clinical
setting, the amount of time required to establish a stable circadian phase (≥7 days) precludes practical use of PSG, and instead
favors the use of actigraphy or sleep logs.
11.3.2 Morningness-Eveningness Questionnaire (MEQ)
As ASPD is characterized by an advance in the phase of the
major sleep period in relation to the desired sleep and wake times,
individuals with this condition would be predicted to score as
morning types (M-type) with high values on the MEQ. However,
the current literature search yielded only three studies that used
the MEQ as part of the clinical evaluation of patients with suspected ASPD.
Two studies evaluated families with familial ASPD and, as expected, affected family members scored significantly higher on
the MEQ compared to unaffected counterparts, confirming a remarkable morning-lark trait (both level 2).3,5 The earlier study3
also reported that MEQ scores of first-degree relatives, both unaffected and of unknown status, of affected individuals were higher
than those of “marry-in” spouses and unrelated control subjects,
further supporting heritability of the “morningness” trait among
this lineage. Finally, the authors of the more recent study reported
that “morningness” was recognized in all familial ASPD-affected
members who were at least 20 years of age, and highlighted the
need for the establishment of criteria for MEQ scoring of younger
age groups.5
Another study investigated the use of evening light treatment
for patients with presumed ASPD, and reported that the MEQ
Our search yielded three pertinent studies that measured the
timing of melatonin secretion in subjects diagnosed (or presumed
to have) ASPD. Salivary dim light melatonin onset (sDLMO)
was measured in members of two Japanese families with familial
ASPD (using ICSD criteria), and affected members were phaseadvanced by more than two hours as compared to unaffected relatives (level 2).5 In another study of patients with familial ASPD,
plasma melatonin was used to assess DLMO, and affected individuals were phase-advanced by nearly 4 hours as compared to
controls (level 2).3 In a separate study, older subjects with advanced sleep phases (presumed ASPD) were recruited for a treatment trial of evening phototherapy (level 3).21 Prior to treatment,
the mean urinary aMT6s acrophases were regarded as “modestly”
advanced, according to reference standards derived from other
studies by the authors.
In four studies of evening phototherapy for older subjects
with either ASPD, sleep maintenance, or terminal insomnia (the
latter two diagnoses were presumed to be related to circadian
factors, due to the treatment modality employed), the CBTmin
was early—ranging between approximately 01:30 and 03:00,
depending on the exact analysis used to assess CBT data (Level 2),22-24 (level 4).25 In the sole study of patients with familial
A study by Buxton, et al (level 1),19 described in our first report,
found that napping for five hours in the dark in the evening (19:0001:00) caused a phase advance in young normal subjects. In a
more naturalistic study of older subjects, those who took evening
naps (thereby gating light exposure) showed earlier sleep-offset
times and a more advanced acrophase of the aMT6 rhythm than
subjects who refrained from napping.20 As the effect of evening
napping vs. earlier morning light exposure was confounded in this
case, the study could not differentiate the relative contribution of
each variable to phase advances.
Conclusions: A relationship between ASPD and excessive or inadequate light exposure during the pertinent portions of the light
PRC remains conjectural, but the role of both variables in creating
phase advances has been documented in those without CRSDs.
11.3.1 Sleep Logs and Actigraphy
SLEEP, Vol. 30, No. 11, 2007
1487
However, in their most recent study, the same group, utilizing an essentially identical protocol failed to replicate many of
these findings. Although treatment resulted in significant delays
in both group CBTmin (94 minutes) and sleep onset (44 minutes), in addition to a significant increase in the phase angle
of CBTmin and sleep midpoint by more than 1 hour, no other
significant improvements in PSG-determined sleep parameters
were obtained (level 2).23 Subsequently, patients received light
therapy twice weekly for a 3-month period (maintenance treatment phase); they then demonstrated a trend toward reversion
to the pre-treatment CBTmin (i.e., phase advance), and a lack of
significant difference between any assessed parameter as compared with controls. Subjective sleep quality improved in the
active group during maintenance treatment, but not in the control group. The authors proposed that the discrepancy in results
may have been due to heterogeneous patient populations in their
second study (a formal diagnosis of ASPD was not required,
as it was in the first study), and/or unmonitored adherence to
treatment.
Finally, capitalizing on the success of an earlier uncontrolled
pilot investigation (level 4),25 a different group recently designed a study specifically involving individuals with isolated
early-morning awakenings and assessed the effects of two consecutive nights of light therapy (2500 lux, administered for four
hours from 20:00 to 01:00 (level 2).24 Both active and sham
treatment groups had much earlier baseline CBTmin values
than the aforementioned studies for which physiologic markers
were available (active treatment CBTmin approximately 02:00).
The active group exhibited a significant post-treatment delay of
CBTmin of over two hours. Baseline DLMO values (as assessed
by urinary aMT6) were referenced only in a figure (without raw
data available), but also exhibited average post-treatment phase
delays of approximately two hours in the active group. Sleep
parameters (as assessed by actigraphy and sleep logs) demonstrated a significant decrease in actigraphically-determined
WASO in the active treatment group at both 1- and 4-week follow-up periods, in addition to subjective (but not objective) improvement in total sleep time at the end of the 4-week follow-up
period (90 minutes as compared with baseline, and 45 minutes
as compared with sham treatment). There were otherwise few
meaningful significant group differences with respect to sleep
onset or offset times.
Conclusions: The available data on the treatment of ASPD
(and the treatment of insomnia utilizing phototherapy) consists
exclusively of evening light therapy. While objective results are
overall conflicting, subjective improvements have been consistently demonstrated. Comparison of treatment effects is limited
by the heterogeneous nature of the patient population, perhaps in
part influenced by the ambiguous criteria for ASPD in the ICSD,
variable use of established circadian phase markers, differing
intensity and durations of treatments, and nonsystematic assessments of treatment compliance. Future studies would benefit from
addressing these factors, in the context of protocols that are cognizant of practical clinical scenarios (e.g,. an established duration of nightly or maintenance treatments). The use of blue light,
addressed in Part I, may also significantly influence treatment
factors, possibly allowing for increased potency of the stimulus
and/or a reduction in required exposure time, potentially increasing practical clinical application (and patient acceptance) of this
treatment modality.28
ASPD that utilized this assessment, the group CBTmin was extraordinarily early, occurring at approximately 23:30 (level 2),3
roughly 7 hours earlier than that expected in the normal population.
Conclusions: Although the data are limited and affected by heterogeneity of subjects, they are nevertheless generally consistent
with an advance in the timing of phase markers in ASPD.
11.4 Treatment
There is one case report of successful phase advance chronotherapy (3 hours every 2 days for a 2-week period) in a patient
with presumed ASPD, with successful maintenance of the desired
phase at 5 months follow-up assessment (level 4).26
Conclusion: Further research is required regarding the efficacy and practicality of phase-advance chronotherapy for patients
with ASPD.
In the largest study to date, involving 47 older adults diagnosed
with ASPD (although the specific criteria used to make this determination are not clear), “enhanced evening light” (averaging
265 lux) administered for 2 to 3 hours was no more effective than
placebo in counteracting advanced sleep phase (as indicated by
actigraphy). Nevertheless, patients reported a subjective benefit
(level 3).21 The light treatment in this study (265 lux) was not
as intense as bright light treatment (2000 to 10,000 lux) used in
many other studies, and the timing was earlier than usual (15:00
to 17:00). Moreover, the degree of baseline circadian advancement, as assessed by aMT6 acrophases, was unclear, as the authors used unspecified reference standards culled from their other
investigations.
Bright evening light exposure produced similarly lackluster results in a treatment trial in patients with complaints of early-morning awakenings, although no physiologic phase markers were utilized. The treatment was administered for 30 minutes, beginning
approximately 1 hour before subjects’ habitual bedtimes, for a duration of 3 weeks (level 2).27 As compared to the sham treatment
condition, those receiving active treatment described subjective
improvement in early morning awakenings, as manifested by an
approximately 20 minute decrease of time in bed subsequent to
final morning arising. No other differences were observed with
respect to the additional subjective variables, or with respect to
any of the actigraphic variables.
Greater success was demonstrated in a study of subjects with
ICSD-1-defined ASPD, utilizing evening light therapy (4000 lux,
2-hour duration, between 20:00 and 23:00) for 12 consecutive
days (level 2).22 A greater-than-two-hour CBTmin post-treatment
delay was demonstrated, in association with an average delay in
bedtime of 29 minutes, an approximately 13% increase in sleep
efficiency, and a related decrease in wakefulness after sleep onset (WASO). Post-treatment sleep architecture changes were also
noted in the form of increased REM latency, decreased percentage
Stage 1 NREM sleep, and increased percentage Stage 2 NREM
sleep. The control group demonstrated no significant changes in
either sleep or circadian parameters.
SLEEP, Vol. 30, No. 11, 2007
1488
The transition was also associated with a 40-minute delay in the
sDLMO. It should be emphasized, however, that none of these
teenagers were diagnosed with DSPD.
In a retrospective description (level 4)35 of a large cohort of
patients from a clinical practice with CRSDs (N = 322; mean
age not reported), DSPD was the most common CRSD diagnosis
(83%), and 90% of the DSPD patients reported an onset of their
symptoms during childhood or adolescence. In another study, the
same group reported that, of 63 consecutive, nonselected admissions to an adolescent psychiatric inpatient unit, 10 patients (16%)
were diagnosed with co-morbid DSPD (level 4),36 supporting the
conclusion that DSPD is common in teenagers, and that it may be
associated with psychopathology. DSPD appears to be relatively
rare among older people. A telephone survey of subjects aged 4064, for example, found an incidence of “delay related” sleep complaints in 3.1% of the respondents (level 4).18
There are no systematic reports of melatonin administration for
ASPD, but consideration of the melatonin PRC provides a rationale for low-dose administration after early morning awakenings
and upon final arising in the morning.29
Conclusion: There are insufficient data to assess the safety
and efficacy of timed melatonin administration in the treatment
of ASPD.
12.0 DELAYED SLEEP PHASE DISORDER (DSPD)
Delayed sleep phase disorder (DSPD), first described by
Weitzman and colleagues,30 is characterized by a stable sleep
schedule that is substantially later than the conventional or desired time. Patients with DSPD have sleep onset insomnia and
extreme difficulty arising when they attempt to conform to a conventional work schedule or other social demands. A tendency for
a delayed sleep schedule is very common during adolescence and
can be a factor in academic failure. However, in these otherwise
normal young people, it is unclear whether this is a manifestation
of intrinsic pathology (being “stuck” with a delayed sleep propensity) or a socially reinforced sleep-wake schedule that can be
readily modified if circumstances require it.
Psychophysiological insomnia must be ruled out as a cause
for the sleep onset insomnia characteristic of DSPD. Weitzman30
originally proposed that a significant number of patients with
sleep onset insomnia may have underlying DSPD, but this hypothesis has not been systematically pursued.
The etiology of DSPD is unknown. Some investigators have
suggested that the pathophysiology may involve an intrinsic circadian period that is longer than average, but other explanations
involving abnormalities in the light phase response curve (PRC)
are also possible. For example, hypersensitivity to evening light
could be a precipitating or maintaining factor for the phase delay
in DSPD.31 On the other hand, Ozaki and colleagues,32 suggested
that the inability of DSPD patients to phase advance normally
might result from masking of the advance portion of their light
PRC by elongated sleep bouts. Subsequent work has expanded
possible mechanisms to include the sleep regulatory system: for
example, Uchiyama et al.,33 found reduced sleep in patients vs.
controls following sleep deprivation, and suggest that DSPD patients may have a diminished ability to compensate for lost sleep,
and thus have difficulty falling asleep even when they have previously awakened early and thereby have developed a homeostatic
sleep drive.
12.2.2 Gender
A large survey of unaffected university students (N = 2135)
(level 2)37 analyzed gender differences in morningness-eveningness preference, and found men have a more pronounced eveningness preference (P <0.0001). More data needs to be obtained
on patients who are clinically diagnosed with DSPD in order to
draw conclusions about gender as a risk factor.
12.2.3 Reduced Light Exposure
As mentioned above, it has been suggested that one of the reasons some people develop DSPD is that they sleep too long and
consequently do not get light exposure to the phase advance portion of the light PRC. Ozaki, et al. (level 3)32 monitored the sleep
schedule of seven DSPD patients and seven matched control subjects for four weeks and found that sleep length was significantly
longer in the DSPD patients. Winter depression has also been
related to reduced solar light intensity, especially at dawn, but
it is considered a mood disorder, not a sleep disorder, thus that
research was not included in our review.
12.2.4 Excessive Light Exposure
Exposure to bright light in the evening may promote phase
delays and exacerbate DSPD; consequently, patients with DSPD
may be advised to avoid light exposure near bedtime; however,
no studies have addressed this issue.
Conclusions: A number of studies have documented a tendency
for teenagers and young adults to delay their sleep schedule, but
the relative contribution of endogenous and exogenous factors underlying this phenomenon have not been fully delineated. Although
many young people with delayed schedules are able to adapt to a
conventional schedule when it is mandatory (and therefore do not
meet diagnostic criteria for DSPD), diagnosed cases of DSPD usually have an onset at this age, and rarely in later life.
12.2 Risk Factors
12.2.1 Age
A tendency to stay up late and sleep in on weekends is very
common among teenagers. In a study of sleep patterns and circadian rhythms in 32 normal children (level 2),34 the transition from
the 9th to the 10th grade (involving an earlier school start time) was
also associated with a later bedtime and therefore reduced total
sleep time (TST), assessed by actigraphy; furthermore, multiple
sleep latency testing (MSLT) indicated more daytime sleepiness.
SLEEP, Vol. 30, No. 11, 2007
12.3.1 Sleep Logs
Sleep Logs are consistently recommended as a method for
evaluating sleep schedules in CRSD patients. However, there are
1489
no widely accepted, standardized sleep logs, and investigators and
clinicians often construct their own. Sleep logs have apparent face
validity, and can provide data on qualitative as well as quantitative aspects of sleep. Although many of the CRSD research studies we reviewed employed sleep logs, we did not find any studies
that specifically evaluated their reliability or validity as a clinical
assessment tool for CRSDs.
Melatonin administration in the afternoon or evening, during
the phase advance portion of the melatonin PRC, would be expected to shift rhythms earlier, thereby correcting a pathological
phase delay. This hypothesis was supported in an early study of
limited sample size (N = 8), (level 2).48 In a large (N = 61), openlabel study, those receiving 5 mg of melatonin given at 22:00 for
six weeks reported significant benefit, but also a high rate of relapse when treatment was discontinued (level 4).49
In a double-blind, cross-over study, DSPD patients (N = 20)
were treated with 5 mg melatonin or placebo, taken between 19:00
and 21:00 (time chosen by each patient) for four weeks (level 1).50
Two consecutive PSGs were performed during an imposed sleep
schedule (24:00 to 08:00) on three occasions: at baseline (before
treatment), then after each arm of treatment. Melatonin treatment
led to normalization in the rhythm of aMT6s excretion compared
to placebo, and significantly reduced sleep onset latency as determined by PSG. However, PSG-determined TST was not increased,
nor were self-reported measures of daytime alertness improved.
A recent double-blind study tested two doses of melatonin (0.3
and 3 mg) vs. placebo (level 2).41 Circadian phase using DLMO
and core body temperature minimum (CBTmin.) was measured
before and after treatment. Treatment was administered between
1.5 and 6.5 hours prior to the DLMO for four weeks. Both doses
advanced DLMO and CBTmin; the earlier the melatonin was administered relative to DLMO, the larger the phase advance, consistent with the reported melatonin PRC.51
Conclusion: The evidence is quite strong that melatonin, timed
to promote a corrective phase advance, is an effective treatment
for DSPD. Determining the optimal parameters for scheduling
and dosing will require more study.
The term chronotherapy was first coined to describe a treatment for DSPD that involved prescribed scheduling of sleep
times according to the newly appreciated characteristics of the
human circadian system.43 The treatment was based on the observations that patients with DSPD had great difficulty shifting
their rhythms in an advance direction, and therefore proposed
shifting in a delay direction. Also, chronotherapy assumed that
the timing of sleep (rather than light) was the main synchronizer
of the circadian system, and that, if the sleep schedule could
be normalized, the circadian system would follow. With these
assumptions in mind, patients with DSPD were prescribed a
sleep schedule that delayed several hours per day until sleep
was aligned to the targeted bedtime. After the objective was
reached, patients were advised to scrupulously maintain a regular sleep/wake schedule. If they drifted later, the procedure was
repeated.
Although there are positive case reports using chronotherapy
for DSPD (level 4),43 there have been no controlled trials of its
efficacy or safety. Ito, et al. (level 4)44 reported that relapse after
chronotherapy was common when patients were followed long
term. In regard to safety, there is one report of a patient with
DSPD who developed free-running rhythms (FRD) after chronotherapy (level 4).45
Conclusions: A prescribed sleep schedule (chronotherapy) is a
rational treatment for DSPD but there are no controlled clinical
trials documenting its efficacy and safety.
12.3.2 Actigraphy
As indicated in previous reviews,38 actigraphy is a useful tool
for documenting sleep schedule in patients with DSPD.
12.3.3 Morningness -Eveningness Questionnaire (MEQ)
The MEQ has not been tested as a diagnostic tool for DSPD.
See discussion of MEQ in Part I.
12.3.4 Circadian Phase Markers
The phase (timing) of melatonin secretion, as measured by serial sampling of plasma or saliva melatonin levels, or the excretion of the melatonin metabolite, 6-sulfatoxymelatonin (aMT6s),
has been examined as a circadian marker by a number of investigators. An early study (level 4)39 of DSPD patients (N = 12) failed
to demonstrate a delay in plasma melatonin or urinary aMT6s,
even though sleep times were delayed, according to sleep log
data. However, a more recent study (level 3)40 demonstrated that
the sDLMO was significantly later in patients with DSPD than in
controls. In contrast to some other studies, no difference in phase
angle between circadian phase and sleep time was observed in
this study; furthermore, circadian phase was stable (on an ad lib
sleep schedule) between weekdays and weekends.
A melatonin administration trial for DSPD (discussed in more
detail below) reported the average dim light melatonin onset
(DLMO) at baseline, prior to initiating treatment, as 23.46 ± 1.62
h, considerably later than published norms (level 2).41
Light exposure in the morning, on the advance portion of the
light PRC, would be expected to shift circadian rhythms earlier, thereby correcting a pathological phase delay. Rosenthal et
al. (level 2)46 treated 20 patients diagnosed with DSPD for two
weeks using two hours of bright light exposure (2,500 lux) and
two hours of ordinary light (300 lux) exposure in the morning
(between 06:00 and 09:00) in a crossover design. The bright light
treatment produced a significant phase advance of the core body
temperature rhythm, although there was no attempt to minimize
masking, as well as an increase in morning alertness as measured
with the MSLT.
In a novel study, Cole, et al. (level 1)47 treated DSPD with an
illuminated mask that provided light through closed eyelids during sleep. The light mask was reported as well tolerated, producing little sleep disturbance. The mask turned on (<0.01 lux) four
hours before arising, ramped up for one hour, and remained on
at full brightness until arising (2500 lux for active treatment, 0.1
lux for controls). The bright light treatment advanced the timing
of aMT6s by one hour after 26 days of treatment, and advanced
sleep onset times in the subset of patients with the most delayed
phases.
Conclusion: Although the evidence is limited, light exposure
treatment, timed to advance rhythms based on the light PRC, appears to be a rational and effective intervention for DSPD. In the
clinical context, compliance may be a significant problem.
In a descriptive study (level 4)42 of 22 young patients (mean
age 15.1 years) diagnosed with DSPD, nine had two PSGs, one
to simulate a “weekday” schedule and another, a “weekend” sleep
schedule. On the weekend night, when subjects had more freedom
to choose their sleep schedule, they sleep longer (554 vs. 362 minutes), got up later (11:07 vs. 07:28), and had a greater proportion
of REM sleep (22.9% vs. 14.6%). These data support the presumption that patients with DSPD have increased total sleep time
and improved sleep architecture when given the opportunity to
sleep later in the day.
Conclusions: Sleep logs and actigraphy have face validity in
documenting a delayed sleep schedule and an associated inability
to sleep at a conventional time. Although DSPD patients would be
expected to score in the “extreme eveningness” range of the MEQ,
the sensitivity and specificity of the scale in substantiating a clinical diagnosis has not been evaluated. Circadian phase markers are
usually delayed in DSPD, but are not available to the clinician. Two
PSGs, one done on a conventional schedule, and one on an unconstrained schedule, could provide an ideal clinical assessment protocol, however financial constrains may limit the use of this option.
SLEEP, Vol. 30, No. 11, 2007
12.4 Treatment
1490
13.0 FREE-RUNNING DISORDER (FRD)—ALSO REFERRED TO AS
NON–24-HOUR SLEEP-WAKE SYNDROME.
Normal (unaffected) subjects who are maintained in an inpatient
research environment devoid of time cues eventually develop freerunning rhythms. The earliest studies of human subjects in time–
free environments concluded that most people have an intrinsic circadian period much longer than 24 hours, averaging about 24.5 h;
however, more recent studies using the forced desynchrony protocol
have found the average to be significantly shorter; i.e., 24.15 h.53 In
either case, the human circadian period is usually longer than 24 h.
Patients with free-running rhythms have circadian cycles that mimic
those of subjects in time-free environments, and thus are thought to
reflect a failure of entrainment. The condition is very rare in normally sighted people, but quite common in the totally blind who
have no access to the entraining effects of the light/dark cycle.54
Because the condition is rare in sighted people, the data consist
almost entirely of level 4, single case reports,45,55-67 or studies with
few subjects,68-71 although Hayakawa et al.60 recently reported an
accumulated series of 57 patients. A high proportion (about 25%)
of sighted people with FRD have associated psychiatric disorders.60 A similar proportion of patients have a prodromal history
of DSPD.45
13.2 Risk Factors
13.2.1 Age
Judging from the limited number case reports, in sighted people
this disorder typically begins in the teenage years and rarely after
age 30. In the blind, FRD can occur at any age, depending on when
light perception is lost.54 It remains uncertain as to whether the freerunning circadian period (tau) in humans changes from childhood,
through teenage and young adult years, potentially modifying the
periodicity of symptoms. Although a forced-desynchrony study reported a shortening of tau in an elderly man (level 4),72 another
study of blind subjects suggests a slight lengthening (level 4).73
Conclusion: In sighted people, the onset of FRD occurs in the
teens of twenties, and almost never after age 30. In the totally
blind (i.e., those with retinas that are entirely nonfunctioning), the
onset is probably coincident with the loss of sight.
12.4.4. Vitamin B12
Some early case reports and smaller studies suggested that vitamin B12 might be useful for CRSDs by some unknown mechanism. This hypothesis was quite rigorously tested in a large (N =
55), multicenter, placebo-controlled trial in which Vitamin B12 (1
mg), or placebo, was administered to DSPD patients three times a
day for four weeks (level 1).52 No benefit was seen from the sleep
log data.
Conclusion: Vitamin B12 is not an effective treatment for
DSPD.
13.2.2. Gender
Twenty-two of the 25 single case reports of sighted patients
with FRD were males. However, in the series of 57 patients reported by Hayakawa et al. (level 4),74 28% were female. There
do not appear to be any sex differences in FRD caused by total
blindness.
Conclusion: Sighted males are at significantly greater risk for
FRD. There are insufficient data to assess whether gender is a
risk factor for FRD in totally blind individuals.
There is one report involving uncontrolled clinical observations indicating some benefit of hypnotic medications for DSPD
(level 4).44
Conclusion: There is insufficient evidence to assess the safety
and efficacy of hypnotic medication in the treatment of DSPD.
12.4.6 Promoting Alertness with Stimulant Medication.
A stimulant medication administered to promote alertness upon
arising could be clinically justified, but there are no data on this
practice.
Conclusion: There is no evidence to assess the safety and efficacy of stimulant medication in the treatment of DSPD.
SLEEP, Vol. 30, No. 11, 2007
As mentioned above, most subjects who are maintained in a
inpatient research environment devoid of time cues eventually
develop free-running rhythms. There may also be some atypical
1491
non-inpatient (natural) environments that give rise to free-running rhythms; for example, the 18-hour day on a submarine.75 One
study found a delayed sleep propensity onset relative to the circadian pacemaker in FRDs; this phase angle abnormality would accelerate light-induced phase delays, leading to a sleep-wake cycle
that is longer than 24 hours (level 3).71
Totally blind people, living in normal society, often have a
free-running circadian period of about 24.5 h, similar to research
subjects living in time-free environments.54 In these individuals,
reduced total sleep time and other sleep abnormalities have been
documented with PSG (levels 2 and 1, respectively).76,77 The occurrence of free running rhythms in the totally blind indicates
that some light/dark signal is critical, if not essential, for normal
entrainment of humans. However, the light intensity threshold
for entrainment appears to be quite low as legally blind subjects
with some light perception are usually normally entrained. Also,
in sighted subjects, exposure to a very dim light-dark cycle, with
light levels of ~1.5 lux—equivalent to candle light—was sufficient to maintain circadian entrainment to the 24.0 h day in one
study.78 In addition, increasing the light intensity to ~25 lux was
sufficient to entrain some sighted subjects to a 24.6 h day.79
Conclusion: In sighted people, environments with continuous
low light levels and atypical schedules (e.g., submarine duty) may
predispose to FRD. A large proportion of totally blind people
have FRD, indicating that light is very important for entrainment,
but that nonphotic cues can be sufficient for some people.
until circadian phase has been assessed three or four times at intervals separated by several weeks.
Conclusion: Multiple serial determinations (separated by at
least one week) of circadian phase (typically by measuring melatonin onsets) can be useful for the diagnosis of FRD.
13.4 Treatment (Sighted)
congruent with his previously determined free-running circadian period as derived from melatonin onset determinations. His
sleep duration and quality greatly improved. It is unknown how
many blind people with free-running rhythms adopt such sleep
schedules on their own. However, many blind people keep strict
24-hour sleep wake schedules either on their own or as part of a
research protocol and fail to entrain.54
An early study (n = 4) suggested that increasing the potency
of time cues (zeitgebers) could improve sleep-wake rhythms in
children with FRD caused by neurological disorders (level 4)88
but this finding has not been replicated.
Following the demonstration of entrainment in animals with
free-running rhythms,93 melatonin has been tested as a treatment
in totally blind people. In addition to several positive case reports
(level 4),94-97 there have been two small single-blind, placebocontrolled melatonin treatment trials demonstrating successful
entrainment of free-running rhythms in totally blind people (level
2).77,82,83 In one study,82 3 of 7 subjects entrained to 5 mg of melatonin given for 35-71 days at 21:00. In the other study,77 6 of 7
subjects entrained to 10 mg given at the usual bedtime for 3 to 9
weeks. In this study, three of the subjects were given a 10 mg dose
that was gradually stepped-down every other week to 0.5. Melatonin treatment on this step-down dosing schedule maintained entrainment, and free-running rhythms recurred after the cessation
of treatment. Subsequently, these same subjects were successfully
entrained with 0.5 mg de novo (level 4).85 The subject who failed
to entrain in the initial trial to 10 mg was subsequently entrained
with a 0.5 dose (level 4).86 The effectiveness of the lower dose
was attributed to its selective activity on the advance zone of the
melatonin phase response curve with no “spillover” to the delay
zone. In another recent trial,83 the 0.5 mg dose entrained 6 of 10
subjects (level 2). In summary, the evidence is compelling that
melatonin can entrain the majority of totally blind patients with
FRD. Furthermore, a physiological dose (0.5 mg) appears to be
as effective as a pharmacological dose (5 to 10 mg), and in some
cases, more effective.86
Conclusion: Appropriately timed melatonin, in doses from 0.5
mg to 10 mg, have been shown to entrain totally blind people who
have FRD. The effective dose may be even less than 0.5 mg (the
dose that approximates a physiological plasma concentration).
Treatment must be sustained or relapse will occur. Entrainment
may not occur for weeks or months after initiating treatment, depending on the phase of the patient’s rhythm when treatment is
started and the period of the patient’s free-running rhythm.
Because FRD is very uncommon in sighted people, the literature consists only of case reports (level 4). Timed (morning)
bright light exposure was found to successfully entrain circadian
rhythms in five separate cases (level 4).58,60,65,89,90 However, no
placebo-controlled trials have been conducted.
We found four level 4 case reports of successful treatment of
sighted FRD with melatonin administered around the hour of the
desired bedtime when it would be predicted to cause a phase advance.57,63,80,90 The most common dose was 3 mg and the duration
of treatment ranged from one month to six years. In one study,63
the treatment was interrupted for a double-blind, placebo-controlled dose escalation.
Conclusion: Although the studies are limited by the rarity of this
condition, both appropriately timed bright light exposure and melatonin administration have shown to entrain patients with FRD.
13.3.1 Sleep Log
Sleep-wake diaries (sleep logs) are consistently recommended
as a method for evaluating sleep schedules, and are especially
useful for documenting sleep patterns in FRD’s.
There is insufficient data to evaluate the efficacy of the MEQ as
an assessment tool for FRD.
There are no data to evaluate the safety and efficacy of hypnotic medication in the treatment of FRD.
There is insufficient data to evaluate the efficacy of PSG as an
assessment tool for FRD.
There are no data to evaluate the safety and efficacy of stimulant medication in the treatment of FRD.
tively normal, but instead of being consolidated into distinct bout
or bouts, sleep times are shortened, and in extreme cases, almost
randomly distributed throughout the day and night. In otherwise
healthy people, the condition may be a result of very poor sleep
hygiene; however, ISWR is commonly associated with neurological impairment, such as mental retardation in children and
dementia in older adults.
The cause (or more likely, the causes) of this association are
unknown, but damage to the circadian pacemaker in the SCN
is clearly implicated as an important, if not a major, etiological
factor. Indeed, experimental ablation of the SCN in animals produces a loss of circadian rhythmicity that strongly resembles the
sleep/wake pattern typically seen in older adults with dementing
disorders, particularly in the later stages of the dementia.98 However, it is important to note that clinical studies, the bulk of which
have been carried out in older adults with dementia (particularly
Alzheimer disease) have rarely used the formal sleep diagnostic
criteria for ISWR, so for the purposes of this review of the literature, ISWR diagnosis was inferred based on the clinical description of the subjects.
14.2 Risk Factors
14.2.1 Age
While complaints of nighttime sleep fragmentation and daytime napping have been consistently reported to increase with
age,99 a recent, and extremely comprehensive, meta-analysis of
objective sleep changes across the human lifespan100 strongly indicates that, although the prevalence of ISWR increases with age,
this increase is secondary to the increased prevalence of associated medical disorders with increased age. Age is not an independent risk factor for ISWR; rather, it is the medical burdens (or
the comorbid medical and psychiatric illnesses) which constitute
the main risk factors for sleep pathology, including the increase
in prevalence of ISWR with advancing age.101,102 As will be discussed in detail below, ISWR is particularly associated with neurological impairment in older adults, most importantly, Alzheimer
disease (AD).103-106
Conclusion: Age is a risk factor for ISWR mainly due to the association of aging with increased medical and psychiatric illness,
especially Alzheimer disease.
14.2.2 Gender
13.4.6 Other Treatments
The majority of recent case reports of FRD in sighted people
have used the melatonin rhythm as a marker for circadian phase
(level 4).57-60,66,67,71,80
The study by Lewy and Newsome81 was the first to use the
timing of melatonin secretion to detect free-running rhythms (and
other phase abnormalities) in totally blind subjects. Subsequently,
most of the studies of blind subjects have also used melatonin as
a marker (level 2),54,77,82,83 (level 4)84-87 although a non–24-hour,
free-running rhythm has also been demonstrated with serial measurements of core temperature in one subject (level 4).72 Although
about 50% of totally blind people have free-running rhythms,
many are normally entrained or entrained at an abnormal phase.54
Therefore, the diagnosis of FRD in a blind person is not secure
SLEEP, Vol. 30, No. 11, 2007
As none of the neurodegenerative disorders that typically result in ISWR has a gender difference, there is no reason to suspect
a gender difference in ISWR. We found no reports of a gender
difference.
Conclusion: We found no evidence suggesting any gender differences in ISWR, or that gender might be a risk factor for ISWR
per se.
There are no data to evaluate the safety and efficacy of hypnotic medication in the treatment of FRD in the blind.
One 15-year-old girl was successfully entrained for a year with
vitamin B12 1.5 mg three times daily,91 and a 17-year-old boy
responded to high daily doses (3000 micrograms per day).92 However, a multicenter trial of B12 for DSPD (N = 50) failed to find
any benefit (level 2).52
There are no data to evaluate the safety and efficacy of stimulant medication in the treatment of FRD in the blind.
1492
13.5 Treatment (Blind)
14.0 IRREGULAR SLEEP-WAKE RHYTHM (ISWR)
In a single case study, described by Sack et al.54 an FRD blind
subject was provided with a prescribed sleep schedule that was
ISWR is characterized by the relative absence of a circadian
pattern to the sleep-wake cycle. Total sleep time may be compara-
SLEEP, Vol. 30, No. 11, 2007
Older adults are exposed to reduced light levels in their daily
lives relative to younger individuals (reviewed by Van Someren,
et al.).107 This reduction may be exacerbated by disorders of vision, which are common in older adults, and which many further
attenuate the impact of ambient light on the SCN. Finally, the
1493
SCN itself is adversely affected by age.108 The impact of each of
these factors is magnified in patients with AD, including those
who are community-dwelling, who have been shown to be exposed to less light than age-matched healthy normal controls.109
Furthermore, both the retina and optic nerve are compromised in
AD, as is the SCN.108 The inadequate exposure to ambient daytime light in AD patients, who typically occupy the majority of
beds in nursing homes, has provided the rationale for the use of
daytime light treatment in these patient populations.
Conclusions: Older adults, especially those who are institutionalized, are exposed to less intense light than younger people,
but questions remain as to the importance of reduced light exposure as an etiologic factor in ISWR.
comitant… sleep log for artifact rejection and timing of lights out
and on” and “conducting actigraphy studies for a minimum of
three consecutive 24-hour periods.”
While there is no direct evidence for a genetic basis for ISWR,
there are several lines of evidence that suggest that the sleep disturbance seen in AD is at least partially based on genetic factors.
Actigraphic studies of AD patients have demonstrated longitudinal deterioration of sleep quality,110,111 and most of this longitudinal variance in sleep appears to be related to an inherent “trait”
of the individual patient.112 This suggests that genetic factors may
help determine the ultimate course and level of sleep deterioration
seen in a given AD patient,112,113 a hypothesis consistent with considerable research suggesting that much of the circadian variation
in many physiological systems is controlled by a limited number
of similar genes across species (reviewed by Clayton, et al).2
Conclusion: The tentative relationship of genetic factors as a
risk for ISWR needs to be clarified by future studies.
Conclusion: Limited evidence suggests that core body temperature phase delay might be a circadian marker for ISWR in
late-stage, institutionalized AD patients, although this finding is
somewhat counterintuitive with the phenomenology of the disorder, which would be more consonant with decreased circadian
amplitude of the SCN-generated arousal/wakefulness signal.
There have been numerous PSG studies of sleep/wake changes
in AD patients.104-106,118-121 All of these have consistently reported
decreased slow wave sleep and increased nighttime wakefulness.
Prinz et al106 demonstrated that not only was the nighttime sleep
of AD patients significantly impaired relative to age-matched control subjects, with marked increased nighttime wakefulness and
decreased slow wave sleep, but that these patients napped significantly during the day, although this increase in daytime sleep
consisted of light sleep (Stages 1 and 2) and did not compensate
for the SWS lost during the night. Vitiello et al104 demonstrated
that the increased nighttime wakefulness that characterizes AD
increases with disease severity. Moe et al122 used regression analyses to show that more waking episodes during the night, and
longer REM latencies, were associated with impaired cognition
and function, while more REM and slow wave sleep was associated with preserved cognition and function in a carefully screened
sample of 78 community dwelling AD patients.
Conclusion: PSG studies have been important in research studies for characterizing the sleep of AD patients, but the evidence
does not suggest that PSG is necessary for the clinical evaluation of ISWR, as the sleep disturbance can readily be determined
either by structured behavioral observation or by actigraphic recording.
Melatonin rhythms are impaired by both age and by cognitive impairment. 131,132 While an early study of this relationship
reported no observable changes,133 more recent studies have reported that nocturnal melatonin levels are reduced in AD 131,134,135
even in early, or preclinical AD patients,136 while daytime levels
are elevated.137 According to some models, decreased melatonin
secretion could permit greater expression of an SCN-generated
arousal/wakefulness signal, which might explain some of the
ISWR symptoms seen in AD patients. In contrast to these reports
of changes in circadian amplitude of the melatonin rhythm, there
are no reports of a change in the phase of this rhythm in AD,
although there has been a report of larger variation in peak times
relative to control subjects.134
Conclusion: Evidence indicates that, while there is no phase
shift of melatonin rhythms in AD patients, there is diminished circadian amplitude (this reduced secretion, might explain some of
the ISWR symptoms seen in AD patients). The diminished amplitude of the melatonin rhythm has provided justification for treatment studies of melatonin supplementation in AD populations
(see below).
14.3.5.3 Cortisol Rhythm
14.3.5.1 CBT Rhythm
In contrast to melatonin, nocturnal cortisol levels are elevated
in healthy aging, particularly in the early morning hours,138,139 and
are further elevated in AD.140-142 A recent study143 examined both
sleep/wake and cortisol rhythms in healthy older controls and
mildly to moderately demented AD subjects. AD patients, particularly the moderately demented group, showed elevated cortisol
levels in the afternoon.
Conclusion: The maintenance of a highly rhythmic cortisol
secretory pattern, even in moderate stage AD patients, suggests
that cortisol rhythm is not a useful circadian marker for ISWR,
although cortisol levels that are elevated relative to healthy older
controls may contribute directly to the progressive neuropathology and cognitive impairment seen in AD.
often hypothesized to be especially important in ISWR. Consequently, numerous studies have attempted to treat inferred ISWR
by structuring and reinforcing relevant circadian time cues (zeitgebers) in order to increase the amplitude of the circadian cycle.
These interventions have included daytime light exposure, melatonin supplementation, and mixed-modality treatments, typically
combining daytime light exposure with behavioral interventions,
such as sleep/wake scheduling and increasing daytime activity.
14.3.5.2 Melatonin Rhythm
We found nine studies that tested the effects of bright light exposure on older nursing home patients who could be presumed to
meet criteria for ISWR: (level 2),146-148 (level 3),149,150 level 4.151
Most of these studies report modest beneficial impact of daytime light exposure on measures of sleep. For example, in a light
treatment trial (level 2),147 AD patients with irregular sleep were
randomly assigned by block stratification (morning, evening, or
all-day agitation) to 1 of 3 treatment groups: AM (09:30-11:30)
Bright, AM Dim Red, or Evening (17:30-19:30) Bright. Bright
light (BL) exposure of 2500 lux consolidated nighttime sleep by
lengthening the duration of the maximum sleep bouts during the
night compared to baseline. Nighttime sleep increased >30 min
under AM plus BL, and >20 minutes for PM plus BL. PM plus BL
also strengthened the circadian activity rhythm. However, none
of the three light treatment conditions had any significant effect
on total amounts of actigraphically measured sleep or wakefulness across the 24-h day.
Nevertheless, not all studies reported positive effects. For example, in a 10-week trial of morning light treatment (2500 lux,
09:30 to 10:30), there were no significant effects on actigraphically
measured nighttime sleep or daytime wakefulness (level 2);148,152
however this group did report nonsignificant trends toward improved amplitude and acrophase of rest-activity rhythms.
We found just one study of light treatment in children with
presumed ISWR (level 4).153 Fourteen severely mentally retarded
children who had failed treatment with hypnotics and behavioral
therapy were given bright light (4000 lux) for 45 minutes in the
morning for eight months, and five responded.
In general, treatment studies using light exposure hypothesize a
circadian amplitude disturbance (rather than a phase disturbance)
that is quite consistent with the phenomenology of the disorder.
While it is possible that light therapy may be directly interfering
with daytime napping, and thereby improving sleep consolidation
at night by increasing nighttime sleep drive rather than through
a circadian mechanism, the positive findings of better-controlled
studies, which employ comparably timed control interventions
mitigate against this possibility.
Conclusion: A number of level 2 studies indicate that bright
light exposure during the day may improve the consolidation of
sleep and wake in nursing home patients with AD and associated ISWR, but the effect appears to be modest and more data
are needed, particularly as to the most efficacious timing of light
exposure.
14.3.1 Sleep Log
The impact of aging per se on human circadian rhythms has
recently been reviewed by Monk123 who concluded that healthy
older people tend to have earlier circadian phases, with a corresponding tendency to go to bed and to arise from bed earlier than
younger adults, but not to have reduced circadian amplitudes.
Early studies comparing the core body temperature rhythm of AD
to control subjects reported either no differences124,125 or, seemingly counterintuitive with the phenomenology of the disorder,
phase delays in the AD subjects.126 More recent studies have also
reported finding phase delays in AD patients relative to controls.
In the most recent study, Harper127 evaluated the consequences of
aging and AD on the endogenous circadian rhythm. They measured rest/activity and core body temperature using a constant
routine in groups of normal older adults, patients with probable
AD, and a comparison group of young, normal volunteers.128
They noted that some of the observed changes in endogenous
circadian rhythm in AD were consonant with those seen in normal aging; that is, a reduction in amplitude and a loss of phase
coordination relative to the young subject group. But they also
observed a phase delay in the AD group, which positively correlated with increasing AD severity.
It is important to note that all studies reporting a phase delay of
temperature rhythms 126,127,129,130 studied institutionalized patients
who were more impaired than the community-dwelling patients
who were reported to have no phase difference relative to controls.125
As indicated in our previous paper, there are no systematic
studies comparing different sleep logs, and this question was not
systematically pursued. For demented patients who are unable to
keep logs themselves, structured behavioral observation has been
used with considerable success in clinical settings.114 However,
outside of a clinical setting, unstructured caregiver reports can
frequently be inaccurate when compared with more objective assessment, specifically actigraphic recording.115
While the MEQ has been used to examine the circadian characteristics of healthy older adults116 it has not been used to evaluate
ISWR, which is characterized more by an absence of circadian
sleep/wake patterns rather than in a phase shift.
14.3.3 Actigraphy
The Standards of Practice Committee of the American Academy of Sleep Medicine has provided practice guidelines for the
use of actigraphy117 concluding that, “actigraphy may be useful in
characterizing and monitoring circadian rhythm patterns or disturbances in certain special populations (e.g., demented individuals),
and appears useful as an outcome measure in certain applications
and populations.” They further recommended the use of a “conSLEEP, Vol. 30, No. 11, 2007
1494
14.4 Treatment
14.4.1 Prescribed Sleep/Wake Scheduling.
While there have been no studies examining prescribed sleep/
wake scheduling per se, some of the mixed modality treatments,
described below,144,145 included structuring the sleep/wake schedule as parts of their treatment protocols.
14.4.2 Circadian Phase Shifting (or Increasing Circadian
Amplitude)
Melatonin has typically been used in studies seeking to improve sleep quality by increasing amplitude rather than phase
shift sleep/wake rhythms. As noted above, exogenous melatonin
Although abnormalities in both circadian phase and amplitude
may underlie the other CRSDs, diminished circadian amplitude is
SLEEP, Vol. 30, No. 11, 2007
1495
may increase circadian amplitude by facilitating melatonin-induced suppression of the SCN arousal/wakefulness signal.
Pillar et al (level 4)154 reported some success in treating sleep
disturbances in children with presumed ISWR and severe psychomotor retardation. However, this study was a poorly controlled
and employed a small sample size. Jan and colleagues (level 4)155
reported an incomplete, but nevertheless significant benefit in an
open label trial of melatonin (2 to 20 mg) given at bedtime to neurologically multiply-disabled children with chronic sleep wake
cycle disorders. A later report (level 4)156 compared controlled release melatonin (CR) to immediate release (IR) (2 to 12 mg) in a
similar population; the CR formulation was found to be superior
to IR for sleep maintenance. A trial of melatonin which sought to
improve sleep timing and quality in girls with Rett syndrome and
associated mental retardation, was negative (level 2).157
Serfaty et al (level 1)158 randomized forty-four participants with
DSM-IV diagnosis of dementia and comorbid sleep disturbance
to a seven-week double blind crossover trial of two weeks of slow
release melatonin (6 mg) versus placebo. It should be noted that
only 25 out of 44 patients completed the trial. Melatonin had no
effect on actigraphically measured total time asleep, number of
awakenings, or sleep efficiency. Singer et al. (level1),159 in a large
multicenter trial, randomized 157 Alzheimer dementia patients
with insomnia and daytime sleepiness to melatonin, 2.5 mg sustained-release; melatonin, 10 mg immediate-release, or placebo.
The protocol consisted of 2 to 3 weeks of baseline measurement,
8 weeks of treatment, and 2 weeks placebo washout. Actigraphically monitored sleep was not significantly improved with either
melatonin dose or placebo.
Conclusion: the available data do not support the use of melatonin for treating ISWR, at least in association with AD. However,
the impact of smaller doses of melatonin and that of the emerging
melatonin receptor agonists has yet to be determined.
(2 months), and at 6-month follow-up. Active treatment patients
showed significant (P < 0.05) post-test reductions in number of
nighttime awakenings and total time awake at night compared
to control subjects. At 6-month follow-up, treatment gains were
maintained and additional significant improvements in duration of
night awakenings and circadian organization of sleep emerged.
Conclusion: While the supporting data for such mixed modality approaches to the treatment of ISWR are very limited, they are
also encouraging. More research is needed in this area to determine if such treatment approaches might be more efficacious than
the use of light alone.
14.4.4 Promoting Sleep with Hypnotic Medication.
Controversies regarding the use of sedating medications in
demented patients revolve around issues of efficacy as well as
potential toxicity, neither of which has been resolved by appropriately comprehensive empirical study. There is evidence,
however, that sedative-hypnotics as a class may be inappropriately prescribed or overprescribed for demented patients. A
two-year longitudinal study of 76 elderly patients with AD or
vascular dementia in assisted living homes found that 24% used
regular prescription hypnotics at baseline and this proportion
remained relatively stable over time, while prescribing of “asneeded” hypnotics increased from 3% to 17% after one year
and 13% at two years.160 The total number of prescriptions for
all drugs also rose over time, indicating increasing potential for
drug interactions due to polypharmacy. A study of adverse drug
events in residents of 18 skilled nursing facilities found that
sedative-hypnotics accounted for 13% of all incidents and 18%
of those considered preventable.161 In a now-classic controlled
trial, Avorn et al162 reported that use of sedative-hypnotics could
be substantially reduced by a educational program in geriatric
psychopharmacology in nursing homes without apparent deterioration in residents’ clinical status (N = 823 residents in 12
nursing homes); although detailed data on sleep and dementia
diagnosis were not reported.
Numerous other studies have now shown that use of prescription drugs do not necessarily improve subjective and objective ratings of sleep quality in community-dwelling or institutionalized
older patients (level 2),163,164 (level3).165 However, no controlled
clinical trials have evaluated the efficacy or toxicity of benzodiazepines or the newer non-benzodiazepine receptor agonists or the
only available melatonin agonist in groups of demented patients.
It is important to note that the benzodiazepine and melatonin
agonists are the only compounds FDA-approved for treatment of
insomnia, and that the recent NIH State-of-the-Science Consensus Conference on Insomnia 166 has concluded that, despite the
common use of sedating antidepressants, antipsychotics and antihistamines for sleep disturbance, all of these agents carry significant risks, and thus their use in the treatment of sleep disturbance
cannot be recommended.
Conclusion: There are no published reports of controlled trials
assessing the efficacy of either FDA-approved or commonly used
compounds for treatment insomnia in patients with Alzheimer
disease. The absence of rigorous, well-controlled clinical trials
of pharmacological treatments for sleep disturbance in demented
patients represents a serious and continuing gap in our knowledge.
14.4.3 Mixed Modality Treatments
Alessi et al. (level 2)144 treated 118 older nursing home patients
with presumed ISWR with a mixed modality treatment that combined 30 minutes or more of daily sunlight exposure (>10,000 lux)
with four other behavioral strategies versus a usual-care control.
The combined regimen produced a small but significant improvement in sleep (by shortening nighttime wake episodes) and a 46%
decrease in observed daytime sleeping at follow-up compared
to controls (P <0.001). However, the intervention was given for
only five days, so the feasibility and effectiveness of longer-term
mixed-treatment protocols such as this remains unknown.
Interestingly, a comparable study in community dwelling AD
patients (again with inferred ISWR diagnoses) was conducted by
McCurry et al. (level 1).145 Thirty-six community-dwelling (AD)
patients and their family caregivers participated. All participants
received written materials describing age- and dementia-related
changes in sleep, and standard principles of good sleep hygiene.
Caregivers in active treatment received specific recommendations about setting up and implementing a sleep hygiene program
for the dementia patients, and training in behavior management
skills. Patients in active treatment were also instructed to walk
daily and increase daytime light exposure with the use of a light
box. Control subjects received general dementia education and
caregiver support. Sleep outcomes were derived from one week of
sleep-wake activity measured actigraphically at baseline, post-test
SLEEP, Vol. 30, No. 11, 2007
1496
REFERENCES
1.
At this time there are no published reports on promoting alertness in AD patients with stimulant drugs such as modafinil.
2.
15.0 DISCUSSION
3.
As we emphasized in Part I of our report, sound clinical practice is based on two fundamental considerations: 1) an understanding of the pathophysiology of a disorder, derived from biological
science; 2) empirical evidence, derived from clinical application,
ideally from well-designed clinical trials. A foundation for understanding the pathophysiology of ASPD, DSPD, FRD, and ISWR
has been built on the principles of circadian rhythm science, and
these principles have pointed the way to rational clinical interventions. We look forward to additional clinical trials that can translate circadian scientific principles into practice.
One of the major challenges for future clinical research is to
define more precisely the boundaries between subclinical tendencies for delayed, advanced or irregular sleep schedules, and diagnosable CRSDs. Indeed, much of the research reviewed in this
paper did not utilize formal (criteria based) diagnostic categories,
leaving the clinician in somewhat of a dilemma regarding the application of this research to “real” patients.
For medical research and practice (in general), defining a disorder by establishing an appropriate “cut off” between “normal”
and pathological can be a complex process; for example, it is not
easy to achieve consensus on a definition of a pathological blood
pressure or cholesterol profile. In sleep medicine, there is a fairly high level of agreement regarding a pathological respiratory
disturbance index (RDI) or an abnormal MSLT, but consensus is
not complete. In regard to the CRSDs, some quantitative markers
for circadian phase and amplitude are becoming available, and in
the future, such markers may provide the tools that are needed to
objectively define the appropriate boundaries for diagnosis. Currently, serial phase determinations using the melatonin onset can
define FRD disorder with a very high level of diagnostic consensus. Measuring the angle (temporal relationship) between circadian phase (e.g., DLMO) and the timing of sleep (actigraphy or
sleep logs) is a metric that relates to the fundamental theories regarding the pathophysiology of CRSDs. Although quite feasible,
phase angle determinations have rarely been reported, but seem a
fruitful direction for future research.
Assessing circadian amplitude is more of a challenge than assessing phase. Alterations in the amplitude of circadian markers
such as CBT or melatonin may reflect changes in the end organs,
rather than the strength of the circadian signal.
Even if sophisticated objective measures such as phase angle
are available, they may not totally explain the symptom complex
of CRSDs. It is quite possible that some people are tolerant to
large disparities in circadian synchronization, while others are
quite sensitive. Furthermore, there is the problem that observed
circadian/sleep abnormalities may be driven by complex underlying pathology; for example, depression or (especially in the cases
of ISWR) neurodegenerative disease.
Limitations notwithstanding, the current body of research on
CRSDs provides the clinician with reasonable guidance for practice, and the investigator with inviting directions for future research.
SLEEP, Vol. 30, No. 11, 2007
4.
5.
6.
7.
8.
9.
10.
11.
12.
13.
14.
15.
16.
17.
18.
19.
20.
1497
American Academy of Sleep Medicine. The international classification of sleep disorders : diagnostic & coding manual (2nd ed).
Westchester, IL: American Academy of Sleep Medicine, 2005.
Clayton, JD, Kyriacou, CP, and Reppert, SM. Keeping time with the
human genome. Nature 2001;409:829-31.
Jones, CR, Campbell, SS, Zone, SE, et al. Familial advanced sleepphase syndrome: A short-period circadian rhythm variant in humans. Nature medicine 1999;5:1062.
Toh, KL, Jones, CR, He, Y, et al. An hPer2 phosphorylation site
mutation in familial advanced sleep phase syndrome. Science
2001;291:1040.
Satoh, K, Mishima, K, Inoue, Y, Ebisawa, T, and Shimizu, T. Two
pedigrees of familial advanced sleep phase syndrome in Japan.
Sleep 2003;26:416-7.
Xu, Y, Padiath, QS, Shapiro, RE, et al. Functional consequences
of a CKIdelta mutation causing familial advanced sleep phase syndrome. Nature 2005;434:640-4.
Ancoli-Israel, S, Schnierow, B, Kelsoe, J, and Fink, R. A pedigree
of one family with delayed sleep phase syndrome. Chronobiology
Ebisawa, T, Uchiyama, M, Kajimura, N, et al. Association of structural polymorphisms in the human period3 gene with delayed sleep
phase syndrome. EMBO reports 2001;2:342-6.
Archer, SN, Robilliard, DL, Skene, DJ, Smits, M, Williams, A, Arendt, J, and von Schantz, M. A length polymorphism in the circadian clock gene Per3 is linked to delayed sleep phase syndrome and
extreme diurnal preference. Sleep 2003;26:413-5.
Pereira, DS, Tufik, S, Louzada, FM, et al. Association of the length
polymorphism in the human Per3 gene with the delayed sleepphase syndrome: does latitude have an influence upon it? Sleep
2005;28:29-32.
Hohjoh, H, Takasu, M, Shishikura, K, Takahashi, Y, Honda, Y, and
Tokunaga, K. Significant association of the arylalkylamine N-acetyltransferase ( AA-NAT) gene with delayed sleep phase syndrome.
Neurogenetics 2003;4:151-3.
Hohjoh, H, Takahashi, Y, Hatta, Y, et al. Possible association of human leucocyte antigen DR1 with delayed sleep phase syndrome.
Takano, A, Uchiyama, M, Kajimura, N, et al. A missense variation
in human casein kinase I epsilon gene that induces functional alteration and shows an inverse association with circadian rhythm sleep
disorders. Neuropsychopharmacology 2004;29:1901.
Katzenberg, D, Young, T, Finn, L, Lin, L, King, DP, Takahashi, JS,
and Mignot, E. A CLOCK polymorphism associated with human
diurnal preference. Sleep 1998;21:569-76.
Iwase, T, Kajimura, N, Uchiyama, M, et al. Mutation screening of
the human Clock gene in circadian rhythm sleep disorders. Psychiatry research 2002;109:121-8.
Xu, Y, Toh, KL, Jones, CR, Shin, JY, Fu, YH, and Ptacek, LJ. Modeling of a human circadian mutation yields insights into clock regulation by PER2. Cell 2007;128:59-70.
Carrier, J, Monk, TH, Buysse, DJ, and Kupfer, DJ. Sleep and morningness-eveningness in the ‘middle’ years of life (20-59 y). Journal
of Sleep Research 1997;6:230-237.
Ando, K, Kripke, DF, and Ancoli-Israel, S. Delayed and advanced
sleep phase symptoms. Isr J Psychiatry Relat Sci 2002;39:11-8.
Buxton, OM, L’Hermite-Baleriaux, M, Turek, FW, and van Cauter, E. Daytime naps in darkness phase shift the human circadian
rhythms of melatonin and thyrotropin secretion. Am J Physiol
Regul Integr Comp Physiol 2000;278:R373-82.
Yoon, IY, Kripke, DF, Elliott, JA, Youngstedt, SD, Rex, KM, and
Hauger, RL. Age-related changes of circadian rhythms and sleepwake cycles. J Am Geriatr Soc 2003;51:1085-91.
43. Czeisler, CA, Richardson, GS, Coleman, RM, Zimmerman, JC,
44. Ito, A, Ando, K, Hayakawa, T, Iwata, T, Kayukawa, Y, Ohta, T,
1993;47:563-7.
45. Oren, DA, and Wehr, TA. Hypernyctohemeral syndrome after chronotherapy for delayed sleep phase syndrome. New England Journal
of Medicine 1992;327:1762.
46. Rosenthal, NE, Joseph-Vanderpool, JR, Levendosky, AA, et al.
Phase-shifting effects of bright morning light as treatment for delayed sleep phase syndrome. Sleep 1990;13:354-61.
47. Cole, RJ, Smith, JS, Alcala, YC, Elliott, JA, and Kripke, DF. Brightlight mask treatment of delayed sleep phase syndrome. Journal of
48. Dahlitz, M, Alvarez, B, Vignau, J, English, J, Arendt, J, and Parkes,
JD. Delayed sleep phase syndrome response to melatonin. Lancet
1991;337:1121-4.
49. Dagan, Y, Yovel, I, Hallis, D, Eisenstein, M, and Raichik, I. Evaluating the role of melatonin in the long-term treatment of delayed
sleep phase syndrome (DSPS). Chronobiology International
1998;15:181-90.
50. Kayumov, L, Brown, G, Jindal, R, Buttoo, K, and Shapiro, CM.
A randomized, double-blind, placebo-controlled crossover study
of the effect of exogenous melatonin on delayed sleep phase syndrome. Psychosomatic medicine 2001;63:40-8.
51. Lewy, AJ, Ahmed, S, Jackson, JM, and Sack, RL. Melatonin shifts
Chronobiol Int 1992;9:380-92.
52. Okawa, M, Takahashi, K, Egashira, K, et al. Vitamin B12 treatment
for delayed sleep phase syndrome: a multi-center double-blind
53. Czeisler, CA, Duffy, JF, Shanahan, TL, et al. Stability, precision,
and near-24-hour period of the human circadian pacemaker. Science
1999;284:2177-81.
54. Sack, RL, Lewy, AJ, Blood, ML, Keith, LD, and Nakagawa, H. Circadian rhythm abnormalities in totally blind people: incidence and
clinical significance. J Clin Endocrinol Metab 1992;75:127-34.
55. Kokkoris, CP, Weitzman, ED, Pollak, CP, Spielman, AJ, Czeisler,
CA, and Bradlow, H. Long-term ambulatory temperature monitoring in a subject with a hypernychthemeral sleep--wake cycle disturbance. Sleep 1978;1:177-90.
56. Weber, AL, Cary, MS, Connor, N, and Keyes, P. Human non24-hour sleep-wake cycles in an everyday environment. Sleep
1980;2:347-54.
57. McArthur, AJ, Lewy, AJ, and Sack, RL. Non-24-hour sleep-wake
syndrome in a sighted man: circadian rhythm studies and efficacy
of melatonin treatment. Sleep 1996;19:544-53.
58. Oren, DA, Giesen, HA, and Wehr, TA. Restoration of detectable
melatonin after entrainment to a 24-hour schedule in a ‘free-running’ man. Psychoneuroendocrinology 1997;22:39-52.
59. Hashimoto, S, Nakamura, K, Honma, S, and Honma, K. Free-running of plasma melatonin rhythm prior to full manifestation of a
60. Hayakawa, T, Kamei, Y, Urata, J, Shibui, K, Ozaki, S, Uchiyama,
M, and Okawa, M. Trials of bright light exposure and melatonin
administration in a patient with non-24 hour sleep-wake syndrome.
61. Shibui, K, Okawa, M, Uchiyama, M, Ozaki, S, Kamei, Y, Hayakawa, T, and Urata, J. Continuous measurement of temperature in
21. Palmer, CR, Kripke, DF, Savage, HC, Jr., Cindrich, LA, Loving,
RT, and Elliott, JA. Efficacy of enhanced evening light for advanced
sleep phase syndrome. Behavioral Sleep Medicine 2003;1:213-26.
22. Campbell, SS, Dawson, D, and Anderson, MW. Alleviation of sleep
maintenance insomnia with timed exposure to bright light. J Am
Geriatr Soc 1993;41:829-36.
23. Suhner, AG, Murphy, PJ, and Campbell, SS. Failure of timed bright
light exposure to alleviate age-related sleep maintenance insomnia.
Journal of the American Geriatrics Society 2002;50:617-23.
24. Lack, L, Wright, H, Kemp, K, and Gibbon, S. The treatment of
early-morning awakening insomnia with 2 evenings of bright light.
Sleep 2005;28:616-23.
25. Lack, L, and Wright, H. The effect of evening bright light in delaying the circadian rhythms and lengthening the sleep of early morning awakening insomniacs. Sleep 1993;16:436-43.
26. Moldofsky, H, Musisi, S, and Phillipson, EA. Treatment of a case of
advanced sleep phase syndrome by phase advance chronotherapy.
Sleep 1986;9:61-5.
27. Pallesen, S, Nordhus, IH, Skelton, SH, Bjorvatn, B, and Skjerve, A.
Bright light treatment has limited effect in subjects over 55 years
with mild early morning awakening. Perceptual & Motor Skills
2005;101:759-70.
28. Glickman, G, Byrne, B, Pineda, C, Hauck, WW, and Brainard, GC.
Light therapy for seasonal affective disorder with blue narrow-band
light-emitting diodes (LEDs). Biol Psychiatry 2006;59:502-7.
29. Lewy, AJ, Emens, J, Jackman, A, and Yuhas, K. Circadian uses of
melatonin in humans. Chronobiology International 2006;23:403-12.
30. Weitzman, ED, Czeisler, CA, Coleman, RM, et al. Delayed sleep
phase syndrome. A chronobiological disorder with sleep-onset insomnia. Archives of General Psychiatry 1981;38:737-46.
31. Aoki, H, Ozeki, Y, and Yamada, N. Hypersensitivity of melatonin
suppression in response to light in patients with delayed sleep phase
syndrome. Chronobiology International 2001;18:263-71.
32. Ozaki, S, Uchiyama, M, Shirakawa, S, and Okawa, M. Prolonged
interval from body temperature nadir to sleep offset in patients with
delayed sleep phase syndrome. Sleep 1996;19:3640.
33. Uchiyama, M, Okawa, M, Shibui, K, Liu, X, Hayakawa, T, Kamei,
Y, and Takahashi, K. Poor compensatory function for sleep loss as
a pathogenic factor in patients with delayed sleep phase syndrome.
Sleep 2000;23:553-8.
34. Carskadon, MA, Wolfson, AR, Acebo, C, Tzischinsky, O, and Seifer, R. Adolescent sleep patterns, circadian timing, and sleepiness at
a transition to early school days. Sleep 1998;21:871-1.
35. Dagan, Y, and Eisenstein, M. Circadian rhythm sleep disorders: toward a more precise definition and diagnosis. Chronobiology International 1999;16:213-22.
36. Dagan, Y, Stein, D, Steinbock, M, Yovel, I, and Hallis, D. Frequency
of delayed sleep phase syndrome among hospitalized adolescent psychiatric patients. Journal of psychosomatic research 1998;45:15-20.
37. Adan, A, and Natale, V. Gender differences in morningness-eveningness preference. Chronobiology International 2002;19:709-20
38. American Sleep Disorders Association. Practice parameters for
the use of actigraphy in the clinical assessment of sleep disorders.
American Sleep Disorders Association. Sleep 1995;18:285-7.
39. Alvarez, B, Dahlitz, MJ, Vignau, J, and Parkes, JD. The delayed sleep
phase syndrome: clinical and investigative findings in 14 subjects.
Journal of Neurology, Neurosurgery & Psychiatry 1992;55:665-70.
40. Wyatt, JK, Stepanski, EJ, and Kirkby, J. Circadian phase in delayed
sleep phase syndrome: predictors and temporal stability across multiple assessments. Sleep 2006;29:1075-80.
41. Mundey, K, Benloucif, S, Harsanyi, K, Dubocovich, ML, and Zee,
PC. Phase-dependent treatment of delayed sleep phase syndrome
with melatonin. Sleep 2005;28:1271-8.
42. Thorpy, MJ, Korman, E, Spielman, AJ, and Glovinsky, PB. Delayed
sleep phase syndrome in adolescents. Journal of Adolescent Health
Care 1988;9:22-7.
SLEEP, Vol. 30, No. 11, 2007
1498
dian secretory rhythms in some blind subjects. J Clin Endocrinol
Metab 1983;56:1103-1107.
82. Lockley, SW, Skene, DJ, James, K, Thapan, K, Wright, J, and Arendt, J. Melatonin administration can entrain the free-running circadian system of blind subjects. Journal of Endocrinology 2000;164:
R1-6.
83. Hack, LM, Lockley, SW, Arendt, J, and Skene, DJ. The effects of
low-dose 0.5-mg melatonin on the free-running circadian rhythms
of blind subjects. J Biol Rhythms 2003;18:420-9.
84. Lewy, AJ, Hasler, BP, Emens, JS, and Sack, RL. Pretreatment circadian period in free-running blind people may predict the phase angle
of entrainment to melatonin. Neuroscience Letters 2001;313:158-60.
85. Lewy, AJ, Bauer, VK, Hasler, BP, Kendall, AR, Pires, ML, and
Sack, RL. Capturing the circadian rhythms of free-running blind
people with 0.5 mg melatonin. Brain Research 2001;918:96.
2002;19:649-58.
87. Lewy, AJ, Emens, JS, Bernert, RA, and Lefler, BJ. Eventual entrainment of the human circadian pacemaker by melatonin is independent of the circadian phase of treatment initiation: clinical implications. Journal of Biological Rhythms 2004;19:68-75.
88. Okawa, M, Nanami, T, Wada, S, et al. Four congenitally blind
children with circadian sleep-wake rhythm disorder. Sleep
1987;10:101-10.
89. Hoban, TM, Sack, RL, Lewy, AJ, Miller, LS, and Singer, CM. Entrainment of a free-running human with bright light? Chronobiology International 1989;6:347-53.
90. Okawa, M, Uchiyama, M, Ozaki, S, Shibui, K, Kamei, Y, Hayakawa, T, and Urata, J. Melatonin treatment for circadian rhythm sleep
91. Okawa, M, Mishima, K, Nanami, T, Shimizu, T, Iijima, S, Hishikawa, Y, and Takahashi, K. Vitamin B12 treatment for sleep-wake
rhythm disorders. Sleep 1990;13:15-23.
92. Ohta, T, Ando, K, Iwata, T, et al. Treatment of persistent sleep-wake
schedule disorders in adolescents with methylcobalamin (vitamin
B12). Sleep 1991;14:414-8.
93. Redman, J, Armstrong, S, and Ng, KT. Free-running activity rhythms
in the rat: entrainment by melatonin. Science 1983;219:1089-91.
94. Arendt, J, Aldhous, M, and Wright, J. Synchronisation of a disturbed sleep-wake cycle in a blind man by melatonin treatment.
Lancet 1988;1:772-3.
95. Folkard, S, Arendt, J, Aldhous, M, and Kennett, H. Melatonin stabilises sleep onset time in a blind man without entrainment of cortisol
or temperature rhythms. Neuroscience Letters 1990;113:193-8.
96. Lapierre, O, and Dumont, M. Melatonin treatment of a non-24-hour
sleep-wake cycle in a blind retarded child. Biological psychiatry
1995;38:119-22.
97. Tzischinsky, O, Pal, I, Epstein, R, Dagan, Y, and Lavie, P. The importance of timing in melatonin administration in a blind man. Journal of pineal research 1992;12:105-8.
98. Mistlberger, RE. Circadian regulation of sleep in mammals:
role of the suprachiasmatic nucleus. Brain Res Brain Res Rev
2005;49:429-54.
99. Foley, DJ, Monjan, AA, Brown, SL, Simonsick, EM, Wallace, RB,
and Blazer, DG. Sleep complaints among elderly persons: an epidemiologic study of three communities. Sleep 1995;18:425-32.
100. Ohayon, MM, Carskadon, MA, Guilleminault, C, and Vitiello, MV.
Meta-analysis of quantitative sleep parameters from childhood to
old age in healthy individuals: developing normative sleep values
across the human lifespan. Sleep 2004;27:1255-73.
101. Foley, DJ, Monjan, A, Simonsick, EM, Wallace, RB, and Blazer,
DG. Incidence and remission of insomnia among elderly adults:
an epidemiologic study of 6,800 persons over three years. Sleep
1999;22 Suppl 2:S366-72.
62. Shibui, K, Uchiyama, M, Iwama, H, Ozaki, S, Takahashi, K, and
Okawa, M. Periodic fatigue symptoms due to desynchronization in
a patient with non-24-h sleep-wake syndrome. Psychiatry & Clinical Neurosciences 1998;52:477-81.
63. Siebler, M, Steinmetz, H, and Freund, HJ. Therapeutic entrainment
of circadian rhythm disorder by melatonin in a non-blind patient.
Journal of Neurology 1998;245:327-8
64. Akaboshi, S, Inoue, Y, Kubota, N, and Takeshita, K. Case of a mentally retarded child with non-24 hour sleep-wake syndrome caused
by deficiency of melatonin secretion. Psychiatry & Clinical Neurosciences 2000;54:379-80.
65. Watanabe, T, Kajimura, N, Kato, M, Sekimoto, M, Hori, T, and
Takahashi, K. Case of a non-24 h sleep-wake syndrome patient
improved by phototherapy. Psychiatry & Clinical Neurosciences
2000;54:369-70.
66. Boivin, DB, James, FO, Santo, JB, Caliyurt, O, and Chalk, C. Non24-hour sleep-wake syndrome following a car accident. Neurology
2003;60:1841-3.
67. Dagan, Y, and Ayalon, L. Case study: psychiatric misdiagnosis of
non-24-hours sleep-wake schedule disorder resolved by melatonin.
J Am Acad Child Adolesc Psychiatry 2005;44:1271-5.
68. Kamei, Y, Urata, J, Uchiyaya, M, Hayakawa, T, Ozaki, S, Shibui,
K, and Okawa, M. Clinical characteristics of circadian rhythm sleep
69. Okawa, M, Uchiyama, M, Ozaki, S, Shibui, K, and Ichikawa, H.
Circadian rhythm sleep disorders in adolescents: clinical trials of
combined treatments based on chronobiology. Psychiatry & Clinical
Neurosciences 1998;52:483-90.
70. Yamadera, W, Sasaki, M, Itoh, H, Ozone, M, and Ushijima, S. Clinical features of circadian rhythm sleep disorders in outpatients. Psychiatry & Clinical Neurosciences 1998;52:311-6.
72. Klein, T, Martens, H, Dijk, DJ, Kronauer, RE, Seely, EW, and
Czeisler, CA. Circadian sleep regulation in the absence of light
perception: chronic non-24-hour circadian rhythm sleep disorder
in a blind man with a regular 24-hour sleep-wake schedule. Sleep
1993;16:333-43.
73. Kendall, AR, Lewy, AJ, and Sack, RL. Effects of aging on the intrinsic circadian period of totally blind humans. J Biol Rhythms
2001;16:87-95.
74. Hayakawa, T, Uchiyama, M, Kamei, Y, et al. Clinical analyses of
sighted patients with non-24-hour sleep-wake syndrome: a study of
57 consecutively diagnosed cases. Sleep 2005;28:945-52.
75. Naitoh, P, Beare, AN, Biersner, RJ, and Englund, CE. Altered circadian periodicities in oral temperature and mood in men on an 18hour work/rest cycle during a nuclear submarine patrol. Int J Chronobiol 1983;8:149-73.
76. Leger, D, Guilleminault, C, Defrance, R, Domont, A, and Paillard,
M. Blindness and sleep patterns. Lancet 1996;348:830-1.
77. Sack, RL, Brandes, RW, Kendall, AR, and Lewy, AJ. Entrainment
of free-running circadian rhythms by melatonin in blind people. N
Engl J Med 2000;343:1070-77.
78. Wright, KP, Jr., Hughes, RJ, Kronauer, RE, Dijk, DJ, and Czeisler,
CA. Intrinsic near-24-h pacemaker period determines limits of circadian entrainment to a weak synchronizer in humans. Proc Natl
Acad Sci U S A 2001;98:14027-32.
79. Wright, KP, Jr., Hull, JT, Hughes, RJ, Ronda, JM, and Czeisler, CA.
Sleep and wakefulness out of phase with internal biological time
impairs learning in humans. Journal of Cognitive Neuroscience
2006;18:508-521.
80. Kamei, Y, Hayakawa, T, Urata, J, et al. Melatonin treatment for circadian rhythm sleep disorders. Psychiatry & Clinical Neurosciences
2000;54:381-382.
81. Lewy, AJ, and Newsome, DA. Different types of melatonin circaSLEEP, Vol. 30, No. 11, 2007
1499
121. Martin, PR, Loewenstein, RJ, Kaye, WH, Ebert, MH, Weingartner, H, and Gillin, JC. Sleep EEG in Korsakoff’s psychosis and
Alzheimer’s disease. Neurology 1986;36:411-4.
122. Moe, KE, Vitiello, MV, Larsen, LH, and Prinz, PN. Symposium:
Cognitive processes and sleep disturbances: Sleep/wake patterns in
Alzheimer’s disease: relationships with cognition and function. J
Sleep Res 1995;4:15-20.
123. Monk, TH. Aging human circadian rhythms: conventional wisdom
may not always be right. J Biol Rhythms 2005;20:366-74.
124. Touitou, Y, Reinberg, A, Bogdan, A, Auzeby, A, Beck, H, and
Touitou, C. Age-related changes in both circadian and seasonal
rhythms of rectal temperature with special reference to senile dementia of Alzheimer type. Gerontology 1986;32:110-8.
125. Prinz, PN, Moe, KE, Vitiello, MV, Marks, AL, and Larsen, LH. Entrained body temperature rhythms are similar in mild Alzheimer’s
disease, geriatric onset depression, and normal aging. Journal of
Geriatric Psychiatry & Neurology 1992;5:65-71.
126. Satlin, A, Volicer, L, Stopa, EG, and Harper, D. Circadian locomotor activity and core-body temperature rhythms in Alzheimer’s disease. Neurobiology of Aging 1995;16:765-71.
127. Harper, DG, Volicer, L, Stopa, EG, McKee, AC, Nitta, M, and
Satlin, A. Disturbance of endogenous circadian rhythm in aging
and Alzheimer disease. American Journal of Geriatric Psychiatry
2005;13:359-68.
128. Dunlap, J, Loros, J, and DeCoursey, P. Chronobiology, Biological
Timekeeping. Sunderland, Massachusetts, USA: Sinauer Associates, Inc., 2004.
129. Volicer, L, Harper, DG, Manning, BC, Goldstein, R, and Satlin, A.
Sundowning and circadian rhythms in Alzheimer’s disease. American Journal of Psychiatry 2001;158:704.
130. Harper, DG, Stopa, EG, McKee, AC, Satlin, A, Harlan, PC, Goldstein, R, and Volicer, L. Differential circadian rhythm disturbances
in men with Alzheimer disease and frontotemporal degeneration.
Arch Gen Psychiatry 2001;58:353-60.
131. Ferrari, E, Arcaini, A, Gornati, R, et al. Pineal and pituitary-adrenocortical function in physiological aging and in senile dementia.
Experimental Gerontology 2000;35:1239-50.
132. Magri, F, Locatelli, M, Balza, G, et al. Changes in endocrine circadian rhythms as markers of physiological and pathological brain
aging. Chronobiology International 1997;14:385-96.
133. Touitou, Y, Fevre, M, Lagoguey, M, et al. Age- and mental healthrelated circadian rhythms of plasma levels of melatonin, prolactin,
luteinizing hormone and follicle-stimulating hormone in man. Journal of Endocrinology 1981;91:467-75.
134. Mishima, K, Tozawa, T, Satoh, K, Matsumoto, Y, Hishikawa, Y, and
Okawa, M. Melatonin secretion rhythm disorders in patients with
senile dementia of Alzheimer’s type with disturbed sleep-waking.
Biological psychiatry 1999;45:417-21.
135. Wu, YH, Feenstra, MG, Zhou, JN, et al. Molecular changes underlying reduced pineal melatonin levels in Alzheimer disease: alterations in preclinical and clinical stages. J Clin Endocrinol Metab
2003;88:5898-906.
136. Zhou, JN, Liu, RY, Kamphorst, W, Hofman, MA, and Swaab, DF.
Early neuropathological Alzheimer’s changes in aged individuals
are accompanied by decreased cerebrospinal fluid melatonin levels.
Journal of Pineal Research 2003;35:125-30.
137. Ohashi, Y, Okamoto, N, Uchida, K, Iyo, M, Mori, N, and Morita, Y.
Daily rhythm of serum melatonin levels and effect of light exposure
in patients with dementia of the Alzheimer’s type. Biological psychiatry 1999;45:1646-52.
138. Ferrari, E, Casarotti, D, Muzzoni, B, et al. Age-related changes of
the adrenal secretory pattern: possible role in pathological brain aging. Brain Res Brain Res Rev 2001;37:294-300.
139. Vgontzas, AN, Zoumakis, M, Bixler, EO, et al. Impaired nighttime
sleep in healthy old versus young adults is associated with elevated
plasma interleukin-6 and cortisol levels: physiologic and therapeu-
102. Foley, D, Ancoli-Israel, S, Britz, P, and Walsh, J. Sleep disturbances and chronic disease in older adults: results of the 2003 National Sleep Foundation Sleep in America Survey. J Psychosom Res
2004;56:497-502.
103. Martin, JL, Webber, AP, Alam, T, Harker, JO, Josephson, KR, and
Alessi, CA. Daytime sleeping, sleep disturbance, and circadian
rhythms in the nursing home. American Journal of Geriatric Psychiatry 2006;14:121-9.
104. Vitiello, MV, Prinz, PN, Williams, DE, Frommlet, MS, and Ries,
RK. Sleep disturbances in patients with mild-stage Alzheimer’s disease. J Gerontol 1990;45:M131-8.
105. Prinz, PN, Vitaliano, PP, Vitiello, MV, Bokan, J, Raskind, M, Peskind, E, and Gerber, C. Sleep, EEG and mental function changes
in senile dementia of the Alzheimer’s type. Neurobiology of Aging
1982;3:361-70.
106. Prinz, PN, Peskind, ER, Vitaliano, PP, Raskind, MA, Eisdorfer, C,
Zemcuznikov, N, and Gerber, CJ. Changes in the sleep and waking
EEGs of nondemented and demented elderly subjects. J Am Geriatr
Soc 1982;30:86-93.
107. Van Someren, EJ, Riemersma, RF, and Swaab, DF. Functional plasticity of the circadian timing system in old age: light exposure. Prog
Brain Res 2002;138:205-31.
108. Wu, YH, and Swaab, DF. The human pineal gland and melatonin in aging and Alzheimer’s disease. Journal of Pineal Research
2005;38:145-52.
109. Campbell, SS, Kripke, DF, Gillin, JC, and Hrubovcak, JC. Exposure
to light in healthy elderly subjects and Alzheimer’s patients. Physiol
Behav 1988;42:141-4.
110. Werth, E, Savaskan, E, Knoblauch, V, Gasio, PF, van Someren, EJ,
Hock, C, and Wirz-Justice, A. Decline in long-term circadian restactivity cycle organization in a patient with dementia. Journal of
Geriatric Psychiatry & Neurology 2002;15:55-9.
111. Yesavage, JA, Friedman, L, Kraemer, HC, et al. A follow-up study
of actigraphic measures in home-residing Alzheimer’s disease patients. Journal of Geriatric Psychiatry & Neurology 1998;11:7-10.
112. Yesavage, JA, Taylor, JL, Kraemer, H, Noda, A, Friedman, L, and
Tinklenberg, JR. Sleep/wake cycle disturbance in Alzheimer’s
disease: how much is due to an inherent trait? Int Psychogeriatr
2002;14:73-81.
113. Yesavage, JA, Friedman, L, Ancoli-Israel, S, et al. Development of
diagnostic criteria for defining sleep disturbance in Alzheimer’s disease. Journal of Geriatric Psychiatry & Neurology 2003;16:131-39.
114. Bliwise, DL, Hughes, M, McMahon, PM, and Kutner, N. Observed
sleep/wakefulness and severity of dementia in an Alzheimer’s disease special care unit. Journals of Gerontology Series A-Biological
Sciences & Medical Sciences 1995;50:M303-6.
115. McCurry, SM, Vitiello, MV, Gibbons, LE, Logsdon, RG, and Teri,
L. Factors associated with caregiver reports of sleep disturbances
in persons with dementia. American Journal of Geriatric Psychiatry
2006;14:112-20.
116. Monk, TH, Reynolds, CF, 3rd, Buysse, DJ, Hoch, CC, Jarrett, DB,
Jennings, JR, and Kupfer, DJ. Circadian characteristics of healthy
80-year-olds and their relationship to objectively recorded sleep. J
Gerontol 1991;46:M171-5.
117. Morgenthaler, T, Alessi, C, Friedman, L, et al. Practice parameters
118. Feinberg, I, Koresko, RL, and Heller, N. EEG sleep patterns as a
function of normal and pathological aging in man. J Psychiatr Res
1967;5:107-44.
119. Loewenstein, RJ, Weingartner, H, Gillin, JC, Kaye, W, Ebert, M, and
Mendelson, WB. Disturbances of sleep and cognitive functioning in
patients with dementia. Neurobiology of Aging 1982;3:371-7.
120. Reynolds, CF, 3rd, Kupfer, DJ, Taska, LS, Hoch, CH, Sewitch, DE,
and Grochocinski, VJ. Slow wave sleep in elderly depressed, demented, and healthy subjects. Sleep 1985;8:155-9.
SLEEP, Vol. 30, No. 11, 2007
1500
158. Serfaty, M, Kennell-Webb, S, Warner, J, Blizard, R, and Raven,
P. Double blind randomised placebo controlled trial of low dose
melatonin for sleep disorders in dementia. International journal of
geriatric psychiatry 2002;17:1120-7.
159. Singer, C, Tractenberg, RE, Kaye, J, et al. A multicenter, placebocontrolled trial of melatonin for sleep disturbance in Alzheimer’s
disease. Sleep 2003;26:893-901.
160. Elmstahl, S, Stenberg, I, Annerstedt, L, and Ingvad, B. Behavioral
disturbances and pharmacological treatment of patients with dementia in family caregiving: a 2-year follow-up. Int Psychogeriatr
1998;10:239-52.
161. Gurwitz, JH, Field, TS, Avorn, J, et al. Incidence and preventability of adverse drug events in nursing homes. American Journal of
Medicine 2000;109:87-94.
162. Avorn, J, Soumerai, SB, Everitt, DE, et al. A randomized trial of a
program to reduce the use of psychoactive drugs in nursing homes.
N Engl J Med 1992;327:168-173.
163. Monane, M, Glynn, RJ, and Avorn, J. The impact of sedative-hypnotic use on sleep symptoms in elderly nursing home residents. Clin
Pharmacol Ther 1996;59:83-92.
164. Englert, S, and Linden, M. Differences in self-reported sleep complaints in elderly persons living in the community who do or do not
take sleep medication. J Clin Psychiatry 1998;59:137-144; quiz 145.
165. Alessi, CA, Schnelle, JF, Traub, S, and Ouslander, JG. Psychotropic
medications in incontinent nursing home residents: association with
sleep and bed mobility. J Am Geriatr Soc 1995;43:788-92.
166. National Institutes of Health State of the Science Conference statement on Manifestations and Management of Chronic Insomnia in
Adults, June 13-15, 2005. Sleep 2005;28:1049-57.
tic implications. Journal of Clinical Endocrinology & Metabolism
2003;88:2087-95.
140. Swanwick, GR, Kirby, M, Bruce, I, Buggy, F, Coen, RF, Coakley, D,
and Lawlor, BA. Hypothalamic-pituitary-adrenal axis dysfunction
in Alzheimer’s disease: lack of association between longitudinal and
cross-sectional findings. Am J Psychiatry 1998;155:286-89.
141. Umegaki, H, Ikari, H, Nakahata, H, et al. Plasma cortisol levels in
elderly female subjects with Alzheimer’s disease: a cross-sectional
and longitudinal study. Brain Res 2000;881:241-43.
142. Ferrari, E, Cravello, L, Muzzoni, B, et al. Age-related changes of the
hypothalamic-pituitary-adrenal axis: pathophysiological correlates.
Eur J Endocrinol 2001;144:319-29.
143. Hatfield, CF, Herbert, J, van Someren, EJ, Hodges, JR, and Hastings, MH. Disrupted daily activity/rest cycles in relation to daily
cortisol rhythms of home-dwelling patients with early Alzheimer’s
dementia. Brain 2004;127:1061-74.
144. Alessi, CA, Martin, JL, Webber, AP, Cynthia Kim, E, Harker, JO,
and Josephson, KR. Randomized, controlled trial of a nonpharmacological intervention to improve abnormal sleep/wake patterns in
nursing home residents. J Am Geriatr Soc 2005;53:803-10.
145. McCurry, SM, Gibbons, LE, Logsdon, RG, Vitiello, MV, and Teri,
L. Nighttime insomnia treatment and education for Alzheimer’s disease: a randomized, controlled trial. Journal of the American Geriatrics Society 2005;53:793-802.
146. Ancoli-Israel, S, Martin, JL, Kripke, DF, Marler, M, and Klauber,
MR. Effect of light treatment on sleep and circadian rhythms in demented nursing home patients. Journal of the American Geriatrics
Society 2002;50:2829.
147. Ancoli-Israel, S, Gehrman, P, Martin, JL, Shochat, T, Marler, M,
Corey-Bloom, J, and Levi, L. Increased light exposure consolidates
sleep and strengthens circadian rhythms in severe Alzheimer’s disease patients. Behavioral Sleep Medicine 2003;1:22-36.
148. Dowling, GA, Mastick, J, Hubbard, EM, Luxenberg, JS, and Burr,
RL. Effect of timed bright light treatment for rest-activity disruption
in institutionalized patients with Alzheimer’s disease. International
journal of geriatric psychiatry 2005;20:738-43.
149. Fetveit, A, Skjerve, A, and Bjorvatn, B. Bright light treatment improves sleep in institutionalised elderly--an open trial. International
150. Mishima, K, Okawa, M, Hishikawa, Y, Hozumi, S, Hori, H, and
Takahashi, K. Morning bright light therapy for sleep and behavior
disorders in elderly patients with dementia. Acta Psychiatrica Scandinavica 1994;89:1-7.
151. Satlin, A, Volicer, L, Ross, V, Herz, L, and Campbell, S. Bright
light treatment of behavioral and sleep disturbances in patients with Alzheimer’s disease. American Journal of Psychiatry
1992;149:1028-32.
152. Dowling, GA, Hubbard, EM, Mastick, J, Luxenberg, JS, Burr, RL,
and Van Someren, EJ. Effect of morning bright light treatment for
rest-activity disruption in institutionalized patients with severe Alzheimer’s disease. Int Psychogeriatr 2005;17:221-36.
153. Guilleminault, C, McCann, CC, Quera-Salva, M, and Cetel, M.
Light therapy as treatment of dyschronosis in brain impaired children. European journal of pediatrics 1993;152:754-9.
154. Pillar, G, Shahar, E, Peled, N, Ravid, S, Lavie, P, and Etzioni, A.
Melatonin improves sleep-wake patterns in psychomotor retarded
children. Pediatric Neurology 2000;23:225-8.
155. Jan, JE, Espezel, H, and Appleton, RE. The treatment of sleep disorders with melatonin. Developmental Medicine & Child Neurology
1994;36:97-107
156. Jan, JE, Hamilton, D, Seward, N, Fast, DK, Freeman, RD, and
Laudon, M. Clinical trials of controlled-release melatonin in children with sleep-wake cycle disorders. J Pineal Res 2000;29:34-3.
157. McArthur, AJ, and Budden, SS. Sleep dysfunction in Rett syndrome:
a trial of exogenous melatonin treatment. Developmental Medicine
& Child Neurology 1998;40:186-92.
SLEEP, Vol. 30, No. 11, 2007
1501
123. Van Someren, EJ, Kessler, A, Mirmiran, M, and Swaab, DF. Indirect
bright light improves circadian rest-activity rhythm disturbances in
demented patients. Biol Psychiatry 1997;41:955-963.
124. Fetveit, A, Skjerve, A, and Bjorvatn, B. Bright light treatment improves sleep in institutionalised elderly--an open trial. International
125. Mishima, K, Okawa, M, Hishikawa, Y, Hozumi, S, Hori, H, and
Takahashi, K. Morning bright light therapy for sleep and behavior
disorders in elderly patients with dementia. Acta Psychiatrica Scandinavica 1994;89:1-7.
126. Fetveit, A, and Bjorvatn, B. The effects of bright-light therapy on
actigraphical measured sleep last for several weeks post-treatment.
A study in a nursing home population. Journal of Sleep Research
2004;13:153-8.
127. Satlin, A, Volicer, L, Ross, V, Herz, L, and Campbell, S. Bright
light treatment of behavioral and sleep disturbances in patients with Alzheimer’s disease. American Journal of Psychiatry
1992;149:1028-1032.
128. Serfaty, M, Kennell-Webb, S, Warner, J, Blizard, R, and Raven, P.
Double blind randomised placebo controlled trial of low dose melatonin for sleep disorders in dementia. International journal of geriatric psychiatry 2002;17:1120-1127.
129. Pillar, G, Shahar, E, Peled, N, Ravid, S, Lavie, P, and Etzioni, A.
Melatonin improves sleep-wake patterns in psychomotor retarded
children. Pediatric Neurology 2000;23:225-228.
130. Jan, JE, Espezel, H, and Appleton, RE. The treatment of sleep disorders with melatonin. Developmental Medicine & Child Neurology
1994;36:97-107.
131. Jan, JE, Hamilton, D, Seward, N, Fast, DK, Freeman, RD, and
Laudon, M. Clinical trials of controlled-release melatonin in children with sleep-wake cycle disorders. J Pineal Res 2000;29:34-39.
132. McArthur, AJ, and Budden, SS. Sleep dysfunction in Rett syndrome:
a trial of exogenous melatonin treatment. Developmental Medicine
& Child Neurology 1998;40:186-192.
133. Guilleminault, C, McCann, CC, Quera-Salva, M, and Cetel, M.
Light therapy as treatment of dyschronosis in brain impaired children. European journal of pediatrics 1993;152:754-759.
SLEEP, Vol. 30, No. 11, 2007
1459

Atelier-de-Chronobiologie-Clinique-SFRMS-2011

Transcription

Documents pareils

William SHAKESPEARE (1564 ?-1616), L`Histoire tragique de Hamlet

Release Info - Prolog Music

Melatonin Extra

Melatonin Mélatonine

Formulaire de requite d`un etude de sommeil à domicile

An Overview of Sleep and Sleep Disorders

Une nutrition équilibrée et une bonne qualité du

Article défini "THE" ou article zéro?

Info - Nature`s Harmony

Le SAOS de l`enfant