Un seul centre de contrôle du sommeil et de l’éveil dans le cerveau

12 juin 2018

par l’Université de Berne

Crédit : Human Brain Project

Jusqu’à présent, on pensait que plusieurs zones du cerveau étaient nécessaires pour contrôler le sommeil et l’éveil. Des neuroscientifiques bernois ont maintenant identifié un seul centre de contrôle du cycle veille-sommeil dans le cerveau. Ces résultats sont d’une grande importance pour trouver de nouvelles thérapies du sommeil.

Chaque nuit, nous passons plusieurs heures à nous endormir et chaque matin, nous nous réveillons pour vaquer à nos occupations. La façon dont les circuits cérébraux contrôlent ce cycle veille-sommeil reste un mystère. Notre sommeil est divisé en deux phases, le sommeil à mouvements oculaires non rapides (NREM) et le sommeil paradoxal (ou REM) pendant lequel la plupart de nos rêves se produisent. Des circuits cérébraux importants ont été identifiés à l’aide de preuves expérimentales et cliniques, mais les mécanismes sous-jacents précis, tels que le début, le maintien et la fin du sommeil et du rêve, ne sont pas bien compris.

Lorsque nous nous endormons, l’électroencéphalogramme (EEG) révèle que notre cerveau génère des oscillations rythmiques appelées « ondes lentes ». Ces ondes sont importantes pour nous maintenir endormis et pour récupérer après une journée complète d’activité mentale et physique. Selon des hypothèses courantes, ces ondes lentes sont produites dans le cortex cérébral, la partie supérieure du cerveau située juste sous la surface du crâne. En revanche, on pensait que l’éveil provenait de l’activité de « centres d’éveil » situés dans la partie inférieure du cerveau, y compris le tronc cérébral qui active directement le néocortex, qui est la partie du cerveau des mammifères impliquée dans les fonctions cérébrales d’ordre supérieur telles que la perception sensorielle, la cognition et la génération de commandes motrices.

Dans une nouvelle étude importante, des neuroscientifiques du Département de recherche biomédicale (DBMR) de l’Université de Berne et du Département de neurologie de l’Inselspital, l’hôpital universitaire de Berne, ont découvert que les neurones du thalamus, une plaque tournante centrale du cerveau, contrôlent le sommeil ainsi que l’éveil. Le thalamus est connecté à presque toutes les autres zones du cerveau et soutient d’importantes fonctions cérébrales, notamment l’attention, la perception sensorielle, la cognition et la conscience.

Switching sleep on and off

Les chercheurs dirigés par le professeur Antoine Adamantidis ont découvert qu’une petite population de ces neurones thalamiques exerce un double contrôle sur le sommeil et l’éveil, en générant des ondes lentes de sommeil mais aussi en se réveillant du sommeil, en fonction de leur activité électrique. Le groupe de recherche a utilisé une technique appelée optogénétique, qui consiste à utiliser des impulsions lumineuses pour contrôler précisément l’activité des neurones thalamiques de souris. Lorsqu’ils ont activé les neurones thalamiques avec des stimuli réguliers de longue durée, les animaux se sont réveillés, mais s’ils les ont activés de manière rythmique lente, les souris ont eu un sommeil plus profond et plus réparateur.

C’est la première fois que l’on constate qu’une zone du cerveau a à la fois des fonctions favorisant le sommeil et l’éveil. « De manière intéressante, nous avons également pu montrer que la suppression de l’activité neuronale du thalamus nuisait à la récupération après une perte de sommeil, ce qui suggère que ces neurones sont essentiels pour un sommeil réparateur après une période prolongée d’éveil », explique le Dr Thomas Gent, auteur principal de l’étude. Cela montre que le thalamus est un acteur clé du sommeil et de l’éveil. L’étude vient d’être publiée dans la revue Nature Neuroscience.

Une percée pour la médecine du sommeil

Les résultats de cette étude sont particulièrement importants dans un monde moderne, où la population active dort environ 20 % de moins qu’il y a 50 ans et souffre de troubles chroniques du sommeil. Les gens travaillent fréquemment selon des horaires irréguliers et rattrapent rarement le sommeil perdu. Le mauvais sommeil est de plus en plus lié à une multitude de maladies psychiatriques et affaiblit le système immunitaire. « Nous pensons que la découverte des mécanismes de contrôle des neurones thalamiques pendant le sommeil et l’éveil sera essentielle pour trouver de nouvelles thérapies du sommeil dans une société de plus en plus privée de sommeil », déclare le professeur Antoine Adamantidis.

Plus d’informations : Thomas C. Gent et al. Double contrôle thalamique du sommeil et de l’éveil, Nature Neuroscience (2018). DOI : 10.1038/s41593-018-0164-7

Informations sur le journal : Nature Neuroscience

Fourni par l’Université de Berne

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