Pourquoi dormons-nous? | La psychologie aujourd’hui

Le sommeil doit être très important pour tous les animaux car il justifie l’arrêt de la conscience, la fermeture du monde extérieur, la réduction des apports des systèmes sensoriels et le risque de mort des prédateurs. Pourquoi une créature sensée ferait-elle cela? Pourtant, au cours de millions d’années d’évolution, les mécanismes du sommeil ont été conservés chez les vertébrés, les arthropodes et les nématodes. Une étude récente a examiné à quelle distance dans le temps le premier sommeil s’est produit.

Les scientifiques ont étudié un animal du phylum Cnidaria qui comprend de l’hydre, des méduses, des anémones de mer et des coraux. Ces animaux n’ont pas de système nerveux centralisé; ils fonctionnent principalement comme une épaisse couche de cellules incrustées dans un réseau de nerfs qui innerve la plupart des parties de leur corps. Des recherches antérieures avaient démontré que les animaux de l’espèce cnidaire subissent une quiescence périodique quotidienne qui affiche les rythmes d’activité-repos de 24 heures que nous nous attendrions à observer dans tout organisme qui évoluait sur une planète tournant toutes les 24 heures en présence d’un soleil. Étonnamment, le sommeil hydra n’est pas lié à une horloge interne. Apparemment, les horloges internes ont évolué plus tard.

L’étude actuelle a utilisé Hydra vulgaris comme modèle de sommeil cnidaire. Hydra se compose de seulement deux couches de cellules en forme de tube creux. Les adultes s’attachent à une surface rocheuse avec leur extrémité ouverte tournée vers l’extérieur. Les hydres sont carnivores et mangent de petits métazoaires et même des insectes. Ils capturent leur nourriture en les paralysant et en les tuant au moyen de nématocystes qui déchargent des toxines, telles que la phospholipase A2 (similaire à celle utilisée par les serpents) dans leurs proies. La phospholipase A2 dissout essentiellement les parois cellulaires de la proie en quittant le centre juteux.

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L’étude récente a découvert de nombreuses similitudes entre la neurochimie de l’hydre et les mécanismes du sommeil humain. Par exemple, l’ajout de mélatonine au liquide entourant l’hydre augmentait en fonction de la dose la quantité de sommeil quotidienne et le nombre de périodes de sommeil. La mélatonine est une hormone que notre cerveau produit en réponse à l’obscurité qui aide à synchroniser nos rythmes circadiens, comme le sommeil. C’est pourquoi la mélatonine est la plus utile pour lutter contre les effets du décalage horaire. Apparemment, la réponse à la mélatonine a précédé l’évolution des horloges internes.

L’une des découvertes les plus intéressantes était que l’hydre répondait au neurotransmetteur GABA de la même manière que le cerveau humain répond. La stimulation des récepteurs GABA a favorisé le sommeil. Le GABA est l’un des deux neurotransmetteurs les plus courants dans le cerveau humain. Apparemment, son importance en tant qu’inhibiteur neuronal a été conservée au cours de cinq cent millions d’années d’évolution. Le récepteur GABA est également la cible d’autres médicaments que les humains utilisent pour les aider à dormir, notamment l’alcool, les barbituriques et les benzodiazépines. Cela soulève la question importante: l’hydre peut-elle se saouler?

L’exposition de l’hydre au précurseur de la production de dopamine a également induit le sommeil. Les auteurs ont trouvé cet effet surprenant car la dopamine rend normalement les humains plus alertes et supprime le sommeil grâce à sa capacité à inhiber la norépinéphrine. Cette découverte confirme que ces anciennes créatures utilisent des enzymes dans leurs neurones qui sont similaires à celles trouvées dans le cerveau humain. Les auteurs ont émis l’hypothèse que la voie de régulation du sommeil dopaminergique pourrait être passée de la promotion du sommeil à la stimulation de l’éveil au cours du développement évolutif du cerveau. L’étude a également découvert certains gènes de l’hydre qui sont les gènes ancestraux qui régulent le sommeil chez tous les animaux.

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Des études futures utilisant des animaux avec un système nerveux encore plus simple, comme le ver rond (avec 302 neurones) ou Tartigrade (avec environ 200 neurones), pourraient finalement élucider l’origine du sommeil. On découvrira peut-être un jour que l’hydre, qui peut se vanter d’avoir environ 6000 neurones, rêve.

© Gary L. Wenk, Ph.D. est l’auteur de Le cerveau: ce que tout le monde doit savoir, (Oxford University Press).