Pourquoi avons-nous sommeil ? Comment les neurones régulent-ils l'envie de dormir ?
Comprendre comment le cerveau génère le besoin de sommeil ouvrirait des perspectives totalement nouvelles pour la recherche sur le sommeil
Annonces
Pourquoi le fait de rester éveillé nous rend-il inévitablement somnolents ? Des chercheurs de l'université de Bâle ont identifié des populations neuronales dans le cerveau de souris qui s'activent lors d'une veille prolongée et qui jouent un rôle crucial dans le besoin de sommeil. Leurs découvertes apportent un nouvel éclairage sur la manière dont le cerveau génère le besoin de sommeil.
Après une longue journée ou une nuit blanche, l’envie de dormir devient presque impossible à résister. Cette pression croissante en faveur du sommeil, également appelée « besoin de sommeil », garantit qu’une période d’éveil prolongée soit suivie d’un sommeil réparateur plus profond et plus long. Bien que le sommeil soit essentiel à la survie, les scientifiques ont longtemps eu du mal à comprendre comment le cerveau comptabilise le temps passé éveillé et le traduit en besoin de sommeil.
L’équipe du professeur Alex Schier au Biozentrum de l’université de Bâle, en collaboration avec des chercheurs du Beth Israel Deaconess Medical Center et de l’université d’Auburn, a désormais identifié des neurones spécifiques qui jouent un rôle crucial dans cet équilibre entre le sommeil et l’éveil. « Nous avons identifié des populations neuronales qui surveillent l’éveil prolongé et favorisent activement le sommeil », explique Alex Schier. « Il s’agit d’une pièce manquante importante du puzzle pour comprendre pourquoi nous avons sommeil. » Les chercheurs présentent leurs résultats dans la revue Nature.
Cartographie des bases neuronales de la pression du sommeil
Pour identifier les régions cérébrales impliquées, les chercheurs ont comparé les schémas d’activation cérébrale chez la souris au cours de cycles normaux de sommeil-éveil, de privation de sommeil et de sommeil de récupération. L’analyse computationnelle de ces données exhaustives de cartographie du cerveau entier a été réalisée par des chercheurs du groupe du professeur Ivan Dokmanić au Centre d’analyse des données de l’Université de Bâle.
Cela a permis de mettre en évidence des zones cérébrales spécifiques reflétant le temps passé éveillé. Au sein de l’une de ces régions, ils ont en outre identifié deux populations neuronales distinctes qui influencent la pulsion de sommeil : les neurones GABAergiques et sérotoninergiques du tronc cérébral. L’activation de ces deux populations neuronales augmentait à mesure que les animaux restaient éveillés plus longtemps, puis diminuait à nouveau après le début du sommeil.
Les chercheurs se sont ensuite demandé si ces populations neuronales reflétaient simplement l’état de veille ou si elles généraient activement une réponse compensatoire au sommeil. Lorsque les deux populations étaient activées artificiellement, les souris dormaient plus longtemps et plus profondément, présentant une forme de sommeil de récupération qui suit normalement une veille prolongée. À l’inverse, l’inhibition de ces neurones réduisait fortement le sommeil et permettait aux animaux de rester éveillés et alertes.
En conséquence, « ces neurones ne se contentent pas de signaler qu’un animal est resté éveillé », explique Schier. « Nos expériences montrent qu’ils jouent un rôle crucial dans la promotion du sommeil et qu’ils pourraient constituer des éléments clés du circuit neuronal générant la pulsion de sommeil. » Ces résultats constituent donc l’une des démonstrations les plus claires à ce jour que certains neurones actifs pendant l’éveil renforcent la pulsion de sommeil plutôt que de se contenter de réagir à l’état d’éveil.
Un circuit neuronal qui rend le sommeil inévitable
D’autres expériences ont montré que l’inhibition à long terme de ces deux populations neuronales réduisait considérablement le besoin de sommeil, les souris dormant environ 70 % de moins que d’habitude. Contre toute attente, la plupart de ces animaux ne présentaient pas certains des troubles comportementaux graves qui accompagnent généralement la privation de sommeil. En d’autres termes, ces neurones semblent déterminer non seulement la durée du sommeil des animaux, mais aussi l’intensité avec laquelle leur besoin de sommeil s’accroît au fil du temps.
Comprendre comment le cerveau génère le besoin de sommeil ouvrirait des perspectives entièrement nouvelles pour la recherche sur le sommeil. « De futures études pourraient révéler comment ces neurones interagissent avec le reste du cerveau, et comment le besoin de sommeil est généré au niveau moléculaire », explique le Dr William Joo, premier auteur de l’étude. « Notre capacité à modifier de manière stable le comportement de sommeil nous permet également d’étudier les adaptations à un manque de sommeil prolongé – cela pourrait à terme révéler des moyens de renforcer la résilience face au manque de sommeil et à d’autres défis physiologiques. »
De nouvelles perspectives pour la recherche sur le sommeil
En résumé, l’étude montre que des populations neuronales spécifiques, telles que les neurones GABAergiques et sérotoninergiques du tronc cérébral, sont toutes deux activées par une veille prolongée et favorisent l’envie de dormir.
Comprendre les circuits neuronaux qui rendent le sommeil inévitable est un objectif central de la recherche sur le sommeil. Au-delà des troubles du sommeil, ces résultats pourraient également aider à expliquer comment le cerveau fait face à une veille prolongée et à d’autres défis physiologiques, ce qui pourrait, à terme, inspirer de nouvelles approches thérapeutiques.
Note: Cet article a été traduit à l'aide d'un système informatique sans intervention humaine. LUMITOS propose ces traductions automatiques pour présenter un plus large éventail d'actualités. Comme cet article a été traduit avec traduction automatique, il est possible qu'il contienne des erreurs de vocabulaire, de syntaxe ou de grammaire. L'article original dans Anglais peut être trouvé ici.
Publication originale
Autres actualités du département science
