Une équipe de scientifiques dirigée par UCLA explique pourquoi le sommeil est vital pour notre santé et comment le cerveau guérit pendant le sommeil.
Très tôt dans la vie, le sommeil aide à construire l’infrastructure du cerveau, mais il prend alors un tout nouveau rôle de désencombrement.
Une privation prolongée de sommeil peut entraîner de graves problèmes de santé chez l’homme et d’autres animaux. Mais pourquoi le sommeil est-il si vital pour notre santé? Une équipe de scientifiques dirigée par l’UCLA a répondu à cette question et a montré pour la première fois qu’un changement radical dans le but du sommeil se produit à l’âge d’environ 2 ans et demi.
Avant cet âge, le cerveau se développe très rapidement. Pendant le sommeil paradoxal, lorsque des rêves vifs se produisent, le jeune cerveau est occupé à construire et à renforcer les synapses — les structures qui relient les neurones les uns aux autres et leur permettent de communiquer.
« Ne réveillez pas les bébés pendant le sommeil paradoxal — un travail important est effectué dans leur cerveau pendant qu’ils dorment”, a déclaré l’auteure principale de l’étude, Gina Poe, professeure de biologie et de physiologie intégratives à l’UCLA qui mène des recherches sur le sommeil depuis plus de 30 ans.
Après 2 ans et demi, cependant, le but principal du sommeil passe de la construction cérébrale à l’entretien et à la réparation du cerveau, un rôle qu’il conserve pour le reste de notre vie, rapportent les scientifiques le 18 septembre 2020 dans la revue Science Advances. Cette transition, disent les chercheurs, correspond à des changements dans le développement du cerveau.
Tous les animaux subissent naturellement une certaine quantité de dommages neurologiques pendant les heures de veille, et les débris qui en résultent, y compris les gènes et les protéines endommagés dans les neurones, peuvent s’accumuler et provoquer des maladies du cerveau. Le sommeil aide à réparer ces dommages et à éliminer les débris, essentiellement en désencombrant le cerveau et en retirant les déchets qui peuvent entraîner une maladie grave.
La quasi-totalité de cette réparation du cerveau se produit pendant le sommeil, selon l’auteur principal Van Savage, professeur d’écologie et de biologie évolutive à l’UCLA et de médecine informatique, et ses collègues.
« J’ai été choqué de voir à quel point ce changement est énorme sur une courte période de temps, et que ce changement se produit lorsque nous sommes si jeunes”, a déclaré Savage. » C’est une transition analogue au moment où l’eau gèle en glace. »
L’équipe de recherche, qui comprenait des scientifiques spécialisés dans les neurosciences, la biologie, les mathématiques et les statistiques, a effectué l’analyse statistique la plus complète du sommeil à ce jour, en utilisant les données de plus de 60 études sur le sommeil impliquant des humains et d’autres mammifères. Ils ont examiné des données sur le sommeil tout au long du développement — y compris le temps de sommeil total, le temps de sommeil paradoxal, la taille du cerveau et la taille du corps — et ont construit et testé un modèle mathématique pour expliquer comment le sommeil change avec la taille du cerveau et du corps.
Les données étaient remarquablement cohérentes : Toutes les espèces ont connu un déclin dramatique du sommeil paradoxal lorsqu’elles ont atteint l’équivalent développemental humain d’environ 2 ans et demi. La fraction du temps passé en sommeil paradoxal avant et après ce point était à peu près la même, que les chercheurs aient étudié des lapins, des rats, des porcs ou des humains.
Le sommeil paradoxal diminue avec la croissance de la taille du cerveau tout au long du développement, ont constaté les scientifiques. Alors que les nouveau-nés passent environ 50% de leur temps de sommeil en sommeil paradoxal, cela tombe à environ 25% à l’âge de 10 ans et continue de diminuer avec l’âge. Les adultes de plus de 50 ans passent environ 15% de leur temps endormis en REM. La baisse significative du sommeil paradoxal à environ 2 ans et demi se produit au moment où le changement majeur de la fonction du sommeil se produit, a déclaré Poe.
« Le sommeil est aussi important que la nourriture”, a déclaré Poe. « Et c’est miraculeux à quel point le sommeil correspond aux besoins de notre système nerveux. Des méduses aux oiseaux en passant par les baleines, tout le monde dort. Pendant que nous dormons, notre cerveau ne se repose pas. »
Un manque chronique de sommeil contribue probablement à des problèmes de santé à long terme tels que la démence et d’autres troubles cognitifs, le diabète et l’obésité, pour n’en nommer que quelques-uns, a déclaré Poe. Quand vous commencez à vous sentir fatigué, dit-elle, ne vous battez pas — allez vous coucher.
« J’ai lutté contre le sommeil et j’ai tiré toute la nuit quand j’étais à l’université, et je pense maintenant que c’était une erreur”, a déclaré Savage. « J’aurais été mieux avec une bonne nuit de sommeil. Maintenant, quand je me sens fatigué, je n’ai aucune culpabilité à dormir. »
Pour la plupart des adultes, une nuit de sommeil régulière de sept heures et demie est normale – et le temps éveillé ne compte pas, dit Poe. Alors que les enfants ont besoin de plus de sommeil, les bébés ont besoin de beaucoup plus, environ deux fois plus que les adultes. Le pourcentage élevé de sommeil paradoxal chez les bébés contraste fortement avec la quantité de sommeil paradoxal observée chez les mammifères adultes dans une vaste gamme de tailles de cerveau et de corps. Les humains adultes ont cinq cycles de REM pendant une nuit complète de sommeil et peuvent avoir quelques rêves à chaque cycle.
Une bonne nuit de sommeil est un excellent médicament, dit Poe. Et c’est gratuit.
Référence: « Démêler Pourquoi Nous Dormons: L’Analyse Quantitative Révèle une Transition Abrupte de la Réorganisation neuronale à la Réparation au début du Développement” par Junyu Cao, Alexander B. Herman, Geoffrey B. West, Gina Poe et Van M. Savage, 18 septembre 2020, Science Advances.
DOI: 10.1126/sciadv.aba0398
BioRxiv
Les co-auteurs de l’étude sont Junyu Cao, qui a mené des recherches dans le laboratoire de Savage et est maintenant professeur adjoint à l’Université du Texas à Austin; Alexander Herman, professeur adjoint de psychiatrie à l’Université du Minnesota, Twin Cities; et Geoffrey West, un physicien qui est le professeur distingué Shannan à l’Institut de Santa Fe.