spectrumnews.org Traduction de "Capturing autism’s sleep problems with devices nearable and wearable"
Détecter les problèmes de sommeil des autistes à l'aide d'appareils portables et de proximité
Angie Voyles Askham, Peter Hess - 6 juin 2023
Les scientifiques spécialisés dans l'autisme cherchent depuis longtemps à résoudre l'énigme du sommeil. Les problèmes d'endormissement et de maintien du sommeil ne sont généralement pas considérés comme un trait essentiel de l'autisme, mais ils sont extrêmement fréquents chez les personnes autistes et ont des effets combinés : ils peuvent exacerber toute une série de traits autistiques et sont liés à de plus grandes difficultés dans le fonctionnement quotidien.
Mais pour suivre et évaluer ce qui se passe dans le corps pendant le sommeil - du moins historiquement - les participants à la recherche ont dû dormir dans un laboratoire, emmitouflés dans un réseau d'équipements encombrants : l'approche de référence, la polysomnographie, transforme temporairement le dormeur en une sorte de proie d'une araignée électrique géante, ligotée par des électrodes et des fils conducteurs qui captent l'activité cérébrale par électroencéphalographie (EEG), ainsi que la respiration et la position du corps, entre autres mesures.
Beth Ann Malow, professeure de neurologie et de pédiatrie à l'université Vanderbilt de Nashville (Tennessee), note que ce scénario est déjà assez inconfortable pour les personnes neurotypiques, sans parler des autistes qui peuvent également souffrir d'anxiété et de troubles sensoriels, de la communication ou du comportement.
"La question est de savoir si l'on dort vraiment bien [dans ces conditions] ?"
Thomas Frazier, professeur de psychologie à l'université John Carroll de University Heights, dans l'Ohio, fait remarquer que certains participants à des études sur l'autisme peuvent être incapables de dormir du tout, comme ce fut le cas lorsque son fils autiste adolescent s'est rendu dans une clinique pour une étude EEG de nuit. "Il est difficile d'obtenir de bonnes données et de les mettre à l'échelle pour pouvoir les utiliser de manière réelle et significative", ajoute-t-il.
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Pour remédier à ce problème, de nombreux laboratoires s'efforcent de déployer des dispositifs de suivi du sommeil peu invasifs, qu'il s'agisse d'appareils "portables" que l'on porte sur soi ou d'appareils "portables de proximité" qui prennent des mesures à distance. Ces appareils recueillent généralement moins de données que la polysomnographie, mais leurs créateurs affirment qu'ils sont suffisamment efficaces pour faire le travail, en suivant les stades du sommeil et certains aspects de la physiologie et de l'activité cérébrale du dormeur.
Les trois technologies décrites ci-dessous atteignent toutes cet équilibre entre précision et évolutivité, et elles pourraient aider les chercheurs à augmenter le nombre de participants autistes dans leurs études. "Disposer d'un ensemble de mesures de base que l'on pense pouvoir obtenir de manière cohérente dans l'environnement réel, et permettre ensuite d'augmenter la taille des échantillons afin de pouvoir réellement apprécier et comprendre l'hétérogénéité entre les individus, sera probablement plus utile que ce que nous avons fait au cours des 20 dernières années", explique M. Frazier.
"Je suis heureux que les gens trouvent de vraies solutions", ajoute-t-il. "Nous attendons cela depuis une dizaine d'années."
Un sommeil de rêve
Pendant la journée, nos expériences s'accumulent dans notre mémoire et, la nuit, elles sont consolidées pendant le sommeil. Cette consolidation est médiée par des fuseaux de sommeil générés dans le thalamus, des ondes lentes qui se propagent à partir du cortex et des ondulations qui rayonnent à partir de l'hippocampe, explique Dimitrios Mylonas, instructeur en psychologie et chercheur dans le laboratoire de Dara Manoach au Massachusetts General Hospital de Boston. "Il s'agit d'une discussion entre ces différentes structures du cerveau."
Mylonas et ses collègues du laboratoire Manoach écoutent cette conversation grâce au bandeau Dreem, qui contient des capteurs EEG pour suivre l'architecture du sommeil et un accéléromètre pour suivre la respiration, les mouvements et la position de la tête du porteur. L'objectif principal est de repérer les erreurs de communication afin de les corriger et peut-être même d'atténuer les traits fondamentaux de l'autisme ou d'améliorer les facultés cognitives.
La diaphonie entre les oscillations du sommeil est perturbée dans le cerveau des enfants autistes, selon une étude de 2022 que Manoach et son équipe ont publiée dans Sleep l'année dernière. Grâce à la polysomnographie traditionnelle, ils ont constaté une altération des fuseaux chez les enfants autistes par rapport à leurs pairs neurotypiques, ce qui indique une différence dans le circuit qui unit le thalamus et le cortex. Ils prévoient maintenant d'utiliser le Dreem pour approfondir leurs recherches et ont reçu un financement de la Fondation pour la science de l'autisme, dans le cadre d'une nouvelle subvention pour l'autisme profond, et de la Fondation Simons. (La Fondation Simons est l'organisation mère de Spectrum).
Étant donné que les fuseaux du thalamus semblent être désactivés chez les enfants autistes, les chercheurs souhaitent modifier ces oscillations rapides, explique Mylonas. "Ces fuseaux de sommeil peuvent être modulés."
Pour commencer, ils prévoient d'utiliser le retour d'information immédiat de l'EEG du Dreem pour conduire le chœur des oscillations du sommeil au moyen d'une stimulation auditive en boucle fermée. Une telle stimulation auditive a accéléré les oscillations lentes chez des personnes non autistes, et l'ampleur du changement d'oscillation a été corrélée à l'amélioration de la mémoire chez les participants d'une étude de 2018.
L'étude 2022 sur le sommeil les a mis sur la voie, mais elle était limitée par la petite taille de l'échantillon, explique Mylonas. À l'avenir, les dispositifs portés sur soi devraient non seulement augmenter le nombre de participants, mais aussi rendre les résultats plus "écologiquement valables", dit-il, en permettant aux chercheurs d'observer les oscillations du sommeil des personnes qui dorment dans leur propre lit.
Montre de nuit
Les smartwatches pourraient également aider les chercheurs à mieux comprendre le lien entre l'autisme et les troubles du sommeil. Selon Ilan Dinstein, professeur agrégé de psychologie à l'université Ben-Gourion du Néguev en Israël, cette relation a été largement rapportée, mais son orientation - à savoir si un mauvais sommeil contribue à des traits liés à l'autisme ou vice versa - n'est pas claire.
Des recherches antérieures ont suggéré que le sommeil est important pour les capacités cognitives. Mais lorsque ses collègues et lui ont mené une étude sur la relation entre les traits de l'autisme et le manque de sommeil chez les enfants autistes, ils ont découvert que les sensibilités sensorielles et l'irritabilité étaient plus fortement liées à un sommeil perturbé que les capacités cognitives ou les traits de base de l'autisme. "J'ai été très surpris par cette constatation", déclare M. Dinstein.
L'étude a évalué les habitudes de sommeil des enfants à l'aide des rapports des parents, qui sont des mesures subjectives, de sorte que Dinstein et ses collègues ont cherché un moyen plus objectif d'évaluer les différents paramètres du sommeil.
Ils se sont tournés vers les moniteurs d'actigraphie, des appareils portables, tels que les Fitbits, qui suivent les mouvements d'une personne. Ces moniteurs sont petits et peuvent être portés au poignet ou à la cheville, ou même collés à une autre partie du corps, ce qui les rend idéaux pour suivre les mouvements en continu et établir les rythmes circadiens d'une personne, explique Dinstein. Mais les actigraphes standard ne peuvent fournir qu'un aperçu approximatif de la durée du sommeil et des périodes d'éveil ; par exemple, ils ne peuvent pas identifier de manière fiable le moment où une personne s'endort pour la première fois, explique-t-il. "La limite est que l'on peut être inactif pour de multiples raisons, et pas nécessairement parce que l'on dort.
Ils ont donc adopté un nouveau moniteur d'actigraphie qui fournit des données physiologiques supplémentaires afin de déterminer plus précisément si une personne est éveillée ou endormie : la montre intelligente EmbracePlus suit les mouvements d'une personne, la conductance de la peau, la température corporelle et la fréquence cardiaque, entre autres, et permet aux chercheurs d'accéder aux données brutes de l'appareil.
Ils prévoient également de combiner l'actigraphie avec une autre mesure, telle que l'EEG du bandeau Dreem, afin de créer un portrait encore plus complet du comportement d'une personne pendant son sommeil - et plus proche des données obtenues dans le cadre d'une étude traditionnelle du sommeil. (M. Dinstein a également reçu un financement de la Simons Foundation pour ses recherches).
Dinstein et ses collègues testent actuellement l'association de l'EmbracePlus et du bandeau Dreem sur des adultes non autistes et prévoient par la suite d'utiliser les appareils en tandem pour suivre le sommeil d'adultes et d'enfants autistes. L'objectif final, selon Dinstein, est de mener une étude d'intervention pour voir si l'amélioration du sommeil des personnes autistes atténue d'autres traits liés à l'autisme.
"La question vraiment intéressante est de savoir dans quelle mesure le changement dans le sommeil affectera d'autres domaines comportementaux", ajoute-t-il.
Faire des vagues
Dina Katabi, directrice du Centre pour les réseaux sans fil et l'informatique mobile au Massachusetts Institute of Technology, explique que même dans les études de courte durée sur le sommeil, le fait de faire porter aux participants des bandeaux d'EEG a constitué un défi. "Sans même le savoir, ils l'arrachent de leur tête pendant qu'ils dorment."
Mais que se passerait-il si un dispositif de suivi du sommeil n'avait même pas besoin de toucher le corps de la personne qu'il suit ? L'Emerald, qui se fixe au mur et ressemble à un routeur internet sans fil, est né dans le laboratoire de M. Katabi pour répondre à cette question. L'appareil envoie des ondes radio dans l'espace environnant et suit la façon dont les mouvements d'une personne déforment le retour des ondes, un peu comme un sonar cartographie ce qui se trouve sous un navire.
Contrairement à la polysomnographie, Emerald ne permet pas de lire en temps réel l'activité cérébrale, le rythme cardiaque, les mouvements ou la respiration d'une personne. L'appareil transmet ses données par l'intermédiaire d'un programme de traitement d'intelligence artificielle formé à partir de données de polysomnographie. Le laboratoire a validé l'appareil chez des personnes neurotypiques et il peut mesurer la gravité de la maladie et les réactions aux médicaments chez les personnes atteintes de la maladie de Parkinson, selon deux articles de 2022 du laboratoire de Katabi qui ont utilisé Emerald pour suivre la démarche et la respiration nocturne. L'appareil peut également suivre le sommeil et la respiration des personnes atteintes du syndrome de Rett, précise M. Katabi, mais ces données n'ont pas encore été publiées.
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Les personnes atteintes du syndrome de Rett ont tendance à avoir des difficultés à s'endormir et à rester endormies, et leur respiration peut être particulièrement superficielle, ce qui entraîne une hyperventilation. Elles peuvent également arrêter temporairement de respirer - un phénomène connu sous le nom d'apnée du sommeil - et l'Emerald peut détecter ces changements dans la respiration, explique Katabi. En février, le Rett Syndrome Research Trust a accordé à Emerald Innovations plus d'un million de dollars pour poursuivre le développement de l'appareil en vue d'essais cliniques. Jana von Hehn, responsable scientifique du Rett Syndrome Research Trust, espère que l'appareil aidera les chercheurs à déterminer si les thérapies fonctionnent dans le cadre d'un essai clinique.
Les données de validation ont montré une différence si importante entre les personnes atteintes du syndrome de Rett et celles qui ne le sont pas que les résultats étaient statistiquement significatifs, même avec un nombre relativement faible de participants.
"Ils peuvent surveiller discrètement, tant que vous payez la facture d'électricité, donc en ce sens, c'est énorme", déclare Bernhard Suter, professeur adjoint de neurologie pédiatrique au Baylor College of Medicine à Houston, Texas. "Cela permettrait de saisir, en temps réel, les changements qui se produisent dans un environnement relativement naturel."
Avec l'aide de Rebecca Horne.