Deux processus

La plupart des travaux relatifs aux variations de la performance cognitive en cours de journée se sont focalisés sur l'influence du processus homéostatique, exprimant le besoin de sommeil, et du processus circadien qui, selon les termes de Christina Schmidt, aspirante du Fonds National de la Recherche Scientifique (FNRS) à l'Université de Liège, constitue une horloge de la propension au sommeil et module le seuil d'éveil au cours de la journée.

Le «jeu» auquel se livrent ces deux processus n'est pas anodin, puisqu'il détermine les variations journalières de fatigabilité ou de vigilance globale et, par là-même, peut affecter la performance dans une série de tâches cognitives : arithmétique, temps de réaction, mémoire de travail (Lire La mémoire multiple), etc. Les études menées jusqu'à présent ont permis de dissocier l'influence des deux composantes, homéostatique et circadienne, mais ne se sont habituellement attachées qu'à des tâches impliquant des processus cognitifs relativement simples, comme des épreuves de vitesse ou de vigilance.

Dans ces conditions, les performances obtenues par les sujets coïncident avec la courbe circadienne de température corporelle, laquelle constitue un fidèle reflet de l'état d'éveil au cours du nycthémère. En l'absence de données bien établies, on ignore cependant si des tâches plus évoluées, relevant par exemple de la mémoire ou des fonctions exécutives, sont logées à la même enseigne.

Quelques études se sont penchées sur les liens entre le chronotype et la performance cognitive. Elles révèlent que celle-ci est la meilleure ou, à l'inverse, la plus mauvaise à un moment précis de la journée, lui-même fonction du profil neutre, matinal ou vespéral du sujet. Comme l'indique Christina Schmidt, cette susceptibilité chronotypique a été observée pour des tâches explorant divers aspects du fonctionnement exécutif, mais semble affecter moins, voire pas du tout, la production de réponses routinières et surapprises.

Expériences suisses

Outre le processus homéostatique, le rythme circadien et le chronotype, il faut également tenir compte d'un quatrième facteur : l'âge. De fait, au cours du vieillissement, les êtres humains ont tendance à «devenir de plus en plus du matin». «L'interaction entre variables cognitives et moment de la journée se modifie au cours du vieillissement, les sujets jeunes et âgés différant significativement dans leur pic circadien optimal», commente Christina Schmidt.

Des expériences fort intéressantes ont été réalisées au Centre de Chronobiologie de l'Université de Bâle, sous la direction du professeur Christian Cajochen, laboratoire au sein duquel Christina Schmidt a effectué un stage d'un an et demi (2005-2006). Ces travaux se déroulèrent dans un environnement très contrôlé... et très contraignant pour les volontaires qui s'y sont prêtés. Durant une semaine complète, chacun d'eux dut rester dans une chambre où les conditions d'éclairage et d'alimentation, ainsi que la posture corporelle à adopter (position semi-couchée), étaient rigoureusement définies.

Les volontaires se voyaient proposer une tâche dite procédurale, en l'occurrence un test d'habileté motrice. Ils étaient invités à se placer devant un écran d'ordinateur sur lequel avaient été fixés des points en dessous desquels pouvait apparaître un indice visuel. À chacun des points correspondait une touche. La tâche consistait à appuyer le plus rapidement possible sur la bonne dès que le stimulus visuel se manifestait à l'écran.

Tous les volontaires furent soumis à deux modalités expérimentales. Dans la première, ils furent privés de sommeil durant 40 heures d'affilée ; quant à la seconde, elle était articulée autour de siestes d'une demi-heure toutes les 90 minutes. Dans le premier protocole, le but était d'accentuer la pression de sommeil au-delà d'un seuil permettant de distinguer l'impact individuel des mécanismes circadien et homéostatique sur la performance cognitive.