Le sommeil paradoxal possède une réputation particulière. C’est la phase que l’on associe spontanément aux rêves, aux mouvements rapides des yeux et à une activité cérébrale étonnamment proche de celle observée pendant l’éveil. Cette association est réelle, mais elle a longtemps conduit à lui attribuer davantage de fonctions qu’il n’est possible d’en démontrer avec certitude.
Les connaissances actuelles présentent un fonctionnement plus nuancé. Le sommeil paradoxal est particulièrement propice aux expériences oniriques riches et joue probablement un rôle dans certains traitements de la mémoire, sans être le seul moment où nous rêvons ni la seule phase impliquée dans la consolidation de nos souvenirs. Son intérêt apparaît justement lorsque l’on observe comment il s’intègre au reste de l’architecture du sommeil.
Qu’est-ce qui distingue le sommeil paradoxal des autres phases du sommeil ?
Le sommeil humain alterne entre trois stades de sommeil non paradoxal, appelés N1, N2 et N3, et le sommeil paradoxal, également désigné par l’expression anglaise REM sleep. Le terme REM vient de « Rapid Eye Movement » et fait référence aux mouvements oculaires rapides observés pendant cette phase.
Plusieurs caractéristiques permettent de reconnaître le sommeil paradoxal. L’activité électrique du cerveau devient rapide et relativement proche de celle de l’éveil, les yeux effectuent des mouvements caractéristiques et le tonus des principaux muscles volontaires diminue fortement. Cette atonie musculaire contraste avec une activité cérébrale soutenue, d’où l’expression française de « sommeil paradoxal ».
Chez l’adulte, cette phase représente généralement autour d’un cinquième à un quart de la durée totale du sommeil. Elle apparaît plusieurs fois au cours de la nuit et occupe davantage de place dans les derniers cycles. Cette évolution appartient plus largement à l’organisation des cycles de sommeil, au cours desquels la proportion des différents stades change progressivement.
Le sommeil paradoxal ne doit donc pas être considéré comme une parenthèse isolée. Il constitue l’une des composantes d’une succession de phases dont les caractéristiques physiologiques et cérébrales diffèrent, mais qui fonctionnent au sein d’une même nuit.
Pourquoi le sommeil paradoxal est-il particulièrement associé aux rêves ?
L’association entre sommeil paradoxal et rêves s’est imposée après les premières observations scientifiques du REM au milieu du XXe siècle. Les personnes réveillées pendant cette phase rapportaient fréquemment une expérience onirique, ce qui a durablement installé l’idée selon laquelle rêver et être en sommeil paradoxal désigneraient presque le même phénomène.
La réalité est plus complexe. Les rêves peuvent également être rapportés après des réveils survenus pendant le sommeil non paradoxal. Le sommeil paradoxal reste néanmoins fortement associé à des récits souvent plus élaborés, imagés et chargés en événements. Il constitue donc un contexte particulièrement favorable à certaines formes d’activité onirique sans posséder l’exclusivité du rêve.
Cette nuance est importante pour éviter un raisonnement trompeur. Une personne ne passe pas toute sa nuit en sommeil paradoxal et cela ne signifie pas que son activité mentale disparaît dès qu’elle entre dans un autre stade. Les formes que prend cette activité évoluent avec l’état cérébral dans lequel elle se trouve.
Le lien entre REM et rêve doit également être distingué de la question de l’utilité du rêve lui-même. Observer que de nombreux rêves sont rapportés pendant cette phase nous renseigne sur les conditions dans lesquelles ils apparaissent, mais ne démontre pas automatiquement pourquoi nous rêvons ni quelle fonction précise possède le contenu de ces expériences.
Quel rôle le sommeil paradoxal joue-t-il dans la consolidation de la mémoire ?
Le sommeil participe à la consolidation de souvenirs nouvellement acquis, mais les chercheurs ne considèrent plus cette opération comme le travail d’une seule phase. Le sommeil lent et le sommeil paradoxal possèdent des caractéristiques différentes susceptibles d’intervenir à plusieurs moments du traitement des informations mémorisées.
Une étude menée par Cagri Yuksel, Dan Denis, Robert Stickgold et leurs collègues, publiée en 2025 dans Communications Biology, a précisément examiné cette question à partir de souvenirs émotionnels. Les chercheurs ont utilisé une méthode de réactivation ciblée de souvenirs pendant une sieste afin de comparer ce qui se produisait lors du sommeil lent et du sommeil paradoxal. Contrairement à leur hypothèse initiale, la réactivation d’informations émotionnelles pendant le REM n’a pas amélioré leur mémorisation et s’est même accompagnée d’une moins bonne restitution dans certaines conditions.
Le résultat le plus intéressant ne consiste donc pas à désigner une phase gagnante. Les performances observées après une réactivation pendant le sommeil lent étaient fortement associées à la combinaison du temps passé en sommeil lent et en sommeil paradoxal. Les auteurs interprètent cette observation comme un argument supplémentaire en faveur de processus complémentaires entre ces deux états de sommeil.
Cela oblige à abandonner l’idée trop simple selon laquelle le sommeil paradoxal « stockerait » nos souvenirs pendant la nuit. Son rôle paraît davantage s’inscrire dans une succession de transformations dont certaines commencent ou se poursuivent pendant d’autres stades. Le rôle global du sommeil dans la mémoire et l’apprentissage dépasse donc largement la seule phase REM.
Le sommeil paradoxal agit-il seul sur nos souvenirs ?
Les modèles actuels de la mémoire pendant le sommeil accordent une place importante à la succession des stades. Le sommeil lent profond est notamment impliqué dans la réactivation de certaines informations récemment acquises et dans les échanges entre différents réseaux cérébraux. Le REM intervient ensuite dans un environnement neurophysiologique très différent.
L’étude de Yuksel et de ses collègues illustre bien l’intérêt de cette vision séquentielle. Elle ne montre pas que le sommeil paradoxal serait inutile à la mémoire. Elle indique plutôt que son action ne peut pas être comprise correctement si elle est séparée de ce qui s’est produit auparavant pendant le sommeil lent. Les auteurs soulignent d’ailleurs que les rôles respectifs des différentes phases restent encore discutés selon le type de souvenir étudié.
Cette distinction est particulièrement importante pour la mémoire déclarative, la mémoire procédurale ou les souvenirs ayant une composante émotionnelle. Il serait excessif d’attribuer chaque catégorie à une phase unique selon un classement rigide. La consolidation résulte de plusieurs mécanismes cérébraux dont l’importance varie avec la nature de l’apprentissage et avec la manière dont le sommeil s’organise.
Le sommeil paradoxal apparaît ainsi moins comme le « centre de stockage » de la mémoire que comme l’une des étapes d’un processus nocturne plus vaste. Son association privilégiée avec les rêves et certaines transformations des souvenirs en fait une phase particulièrement intéressante, mais les connaissances actuelles invitent à la replacer dans le fonctionnement coordonné de toute la nuit.