Comment WHOOP mesure le sommeil, et quel est le degré de précision de ces données ?

L’University of Arizona a réalisé une validation indépendante de nos données sur les différentes phases de sommeil, qui a été publiée dans le Journal of Clinical Sleep Medicine. Lors de cette étude, le sommeil des participants a été étudié par polysomnographie (PSG), la référence en matière de suivi du sommeil, alors qu’ils portaient dans le même temps un bracelet WHOOP. L’étude a démontré sans équivoque que la précision de WHOOP était excellente par rapport à la PSG, prouvant ainsi que WHOOP est un appareil de suivi du sommeil fiable, en plus d’être non invasif. Le Dr. Sairam Parthasarathy, MD et professeur de médecine à l’University of Arizona College of Medicine-Tucson et directeur du Center for Sleep and Circadian Sciences a déclaré : « la précision du capteur portable WHOOP et son accessibilité en comparaison à la polysomnographie pourrait être un excellent moyen de faciliter le suivi de la santé au sein de la population générale. » Voici les principales conclusions de l’étude :

• L’écart entre l’algorithme de fréquence respiratoire du sommeil WHOOP et les valeurs de référence obtenues par polysomnographie ne dépassait pas 1 respiration par minute.
• L’écart entre la fréquence cardiaque lors du sommeil mesurée par WHOOP et l’ECG ne dépassait pas 1 battement par minute.
• L’utilisation de WHOOP a été associée à une amélioration de la qualité du sommeil.
• L’analyse des différentes phases de sommeil par WHOOP présentait un haut niveau de similitude avec les tests de polysomnographie.

Ci-dessous, nous allons explorer ce qui a permis à WHOOP d’atteindre ces statistiques impressionnantes, en quoi consiste la PSG, et expliquer plus en détail l’étude ainsi que ses résultats.

Pourquoi le sommeil est aussi important

Mesurer et analyser le sommeil est un élément essentiel de l’expérience WHOOP. Notre intérêt tout particulier pour le sommeil est motivé par des décennies de recherches et de preuves irréfutables que le sommeil est essentiel à la récupération et à la performance. Dormir suffisamment est plus que jamais un défi. En effet, selon les données de Gallup, les Américains dorment en moyenne une heure de moins par rapport à 70 ans en arrière. Cette épidémie de manque de sommeil nous rend non seulement plus fatigués, mais elle augmente également le risque de maladies cardiovasculaires, de cancer et d’obésité, et réduit notre espérance de vie. Les membres WHOOP ont en général un sommeil bien meilleur que la moyenne nationale, mais peuvent encore l’améliorer. Ci-dessous, nous allons évoquer les débuts de la plateforme WHOOP Sleep Analytics.

Conçu spécialement pour le sommeil

WHOOP a été conçu pour offrir un suivi du sommeil le plus précis possible. WHOOP collecte des centaines de points de données par seconde en utilisant l’accéléromètre, le gyroscope et le capteur de fréquence cardiaque PPG de l’appareil. WHOOP mesure également le toucher capacitif et la température, mais ces données ne sont pas utilisées dans le cadre de notre algorithme de sommeil. La PPG, ou photopléthysmographie, est une technique qui consiste à mesurer le débit sanguin en évaluant les changements superficiels dans le volume sanguin. Si vous vous demandez à quoi servent les petites lumières vertes au dos de votre WHOOP, elles constituent une part très importante de la PPG. Entre les deux lumières vertes, il y a un petit photorécepteur capable de mesurer la lumière. Lorsque vous projetez des couleurs spécifiques de lumières (longueurs d’onde) sur la peau, le volume de sang peut être mesuré en observant la lumière réfléchie par la peau puisque le sang absorbe certaines couleurs et en reflète d’autres. Une fois que le flux sanguin est mesuré, nous pouvons en déduire la fréquence cardiaque, la variabilité de la fréquence cardiaque et la fréquence respiratoire, qui sont ensuite utilisées par nos algorithmes de détection et d’analyse des phases de sommeil. Il a été démontré que la fréquence cardiaque WHOOP mesurée durant le sommeil est très proche des données obtenues par ECG (l’examen de référence), avec un écart de précision de seulement 1 battement par minute en moyenne pour 32 participants. L’étude a également démontré une excellente similitude entre notre fréquence respiratoire et les meilleurs appareils de mesure, avec un écart de précision moyen de seulement 1 respiration par minute. Une haute précision dans la mesure de la FC et de la fréquence respiratoire est indispensable pour analyser les différentes phases de sommeil.

Comment nous testons WHOOP

Afin de transformer les données de notre accéléromètre, la fréquence cardiaque, la variabilité de la fréquence cardiaque et la fréquence respiratoire en données de sommeil concrètes que nos membres reçoivent chaque jour, nous avons travaillé avec un centre du sommeil local et avons soumis des centaines de sujets à des tests de polysomnographie (PSG) tout en leur faisant porter WHOOP. Durant une étude du sommeil PSG, les sujets subissent des enregistrements simultanés d’électrocardiogramme (ECG), d’électro-oculogramme (EOG), d’électro-encéphalogramme (EEG) et d’électro-myogramme (EMG). Des techniciens formés interprètent alors manuellement ces résultats, triant chaque bloc de 30 secondes de données (appelés Epoch) pour les classer dans l’une des quatre phases de sommeil : éveil, léger, paradoxal et profond. Bien que l’examen PSG soit ce qui se fait de mieux pour déterminer les phases de sommeil, cette technique est à la fois coûteuse, encombrante et intrusive. Lors de notre récente étude avec l’University of Arizona, nous avons démontré que nous étions capables d’atteindre un niveau de précision proche des données de PSG avec WHOOP, ce qui permet à nos utilisateurs d’accéder à des données très précieuses en toute simplicité. Nous avons atteint ce niveau en entraînant des algorithmes d’apprentissage automatique afin de reproduire les phases de sommeil définies manuellement par les techniciens de polysomnographie. Cela nous a permis de développer le système automatisé d’analyse des phases de sommeil dont nous disposons aujourd’hui. Avoir des sujets portant WHOOP lors de tests PSG est essentiel pour obtenir un haut niveau de précision, car cela nous permet d’apprendre au modèle à reconnaître exactement à quoi ressemblent les données WHOOP durant chaque phase de sommeil que nous détectons.

Un œil en coulisses

Certaines des différences dans vos données entre les phases de sommeil sont assez faciles à détecter, alors que d’autres sont plus subtiles. Par exemple, voyez ci-dessous 80 minutes de fréquence respiratoire enregistrées lors de l’une de mes récentes nuits de sommeil. Le segment bleu clair montre le sommeil profond tandis que le segment bleu-vert correspond au sommeil paradoxal. Les autres parties correspondent au sommeil léger. Notez que la fréquence respiratoire durant le sommeil profond est plutôt régulière, alors qu’elle augmente et devient plus variable durant le sommeil paradoxal.

L’image ci-dessus ne montre qu’une des nombreuses différences physiologiques entre les phases de sommeil qui peuvent être détectées par WHOOP. En réalité, notre algorithme des phases de sommeil regroupe de nombreuses variables physiologiques, appelées « fonctions » dans le monde du développement d’algorithmes, mais les fonctions ne sont pas toutes détectables à l’œil nu.

Mais alors, quel est notre degré de précision ?

Le Dr. Sairam Parthasarathy, medical director pour le Center for Sleep Disorders au University Medical Center Tucson de l’University of Arizona, et son équipe, qui ont effectué l’étude de validation publiée la semaine dernière, ont démontré que WHOOP détecte la durée du sommeil avec une précision de 17,8 minutes. Ils ont également rapporté une détection très précise du sommeil paradoxal et du sommeil profond.

De plus, une autre étude récente comparant les principaux capteurs portables au poignet a révélé que WHOOP était le plus précis par rapport à la PSG de référence.